新的研究揭示了脊柱运动网络意想不到的功能

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德国卡罗林斯卡学院神经退行性疾病中心(DZNE)和哥伦比亚大学欧文医学中心的研究人员发现成人脊髓斑马鱼脊髓运动网络活动与成人神经发生之间有着意想不到的联系。这项研究最近发表在《NatureCommunications》上。

自70年代早期首次演示脊柱中央模式发生器(CPG)以来,参与中枢模式发生器网络的神经元的活动仅根据其对运动的贡献来考虑。

“我们现在可以揭示脊髓运动神经元的一种不可预见的中枢非运动功能,并演示它们如何动态调节脊髓后的神经发生和再生,”神经科学系研究员兼通讯作者KonstantinosAmpatzis说。

研究表明了什么?

“在这项研究中,我们确定了脊髓运动神经元在激活脊髓干细胞群中的直接作用,能在成年斑马鱼体内产生新神经元的胶质细胞。因此,在长时间的运动过程中,正如我们在训练后看到的那样,干细胞接受过多的突触输入,使它们能够退出静止状态并增殖。”

研究人员发现乙酰胆碱和GABA是两种神经递质,可直接影响成年斑马鱼脊髓中的干细胞;然而,它们的作用是相互拮抗的。

“识别提供胆碱能输入以激活干细胞的神经元是最意想不到的发现之一。我们发现一种特殊类型的脊髓运动中间神经元,称为V2a,是连接运动和干细胞激活的神经元,”KonstantinosAmpatzis继续说道。

发现如何应用?

“总体结果是对可塑性和适应性(机制,结构变化)以及这些适应性现象是如何在损伤和/或脊髓网络再生后形成致病性的。这些结果有望产生重大影响,因为它们为开发新的、更有效的损伤后脊髓修复靶向治疗奠定了基础”,KonstantinosAmpatzis解释道。

这项研究涉及神经科学中的一系列不同方法,如解剖学、电生理学、,成年斑马鱼的药理和行为。在他们的实验中,研究人员利用了成年斑马鱼的实验适应性。

“这种模型动物非常适合这些研究。它有一个解剖上简单的神经系统,却拥有所有脊椎动物的特征。它为行为动物提供了前所未有的神经回路通路,并且具有罕见的损伤后再生能力。”

下一步要做什么?

“我们下一步是确定在稳态、训练和脊髓损伤下出生的神经元类型。我们需要确定新的神经元是否取代现有的神经元,或者它们是否作为脊髓网络的附加组件,”KonstantinosAmpatzis说。

参考文献

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