Изванредни резултати – Ново истраживање открива да кичмена мождина може да учи и памти

Ново истраживање открива да неурони кичмене мождине имају способност да уче и задржавају информације независно од мозга.

Кичмена мождина се често описује као једноставно канал за пренос сигнала између мозга и тела. Међутим, кичмена мождина може сама да учи и памти покрете.

Тим истраживача у Истраживачком центру за неуроелектронику у Фландрији (НЕРФ) са седиштем у Леувену детаљно је објаснио како две различите неуралне популације омогућавају кичменој мождини да се прилагоди и запамти научено понашање на начин који је потпуно независан од мозга. Ови изванредни резултати објављени су у часопису науке, бацајући ново светло на то како кичмени кругови доприносе контроли и аутоматизацији покрета. Ове идеје могу бити релевантне за рехабилитацију људи са повредама кичме.

Загонетна пластичност кичмене мождине

Кичмена мождина модулира и контролише наше радње и покрете интегришући различите изворе сензорних информација и то може учинити без уноса из мозга. Штавише, неурони у кичменој мождини могу да науче да самостално прилагођавају различите задатке, с обзиром на довољно поновљене вежбе. Међутим, како кичмена мождина постиже ову изузетну пластичност деценијама је збуњивало неуронаучнике.

Један од ових неуронаучника је професор Аја Такеока. Њен тим у Неуроелецтроницс Ресеарцх Фландерс (НЕРФ, истраживачки институт који подржавају имец, КУ Леувен и ВИБ) проучава како се кичмена мождина опоравља од повреда истражујући како су неуронске везе повезане, и како функционишу и мењају се док учимо. Нови покрети.

„Иако имамо доказе о 'учењу' унутар кичмене мождине из експеримената који датирају с почетка 20. века, питање о томе који неурони су укључени и како они кодирају ово искуство учења остало је без одговора“, каже професор Такеока. .

Део проблема је тешкоћа директног мерења активности појединачних неурона у кичменој мождини код животиња које нису седиране, већ будне и које се крећу. Такеокин тим је искористио модел у којем животиње тренирају одређене покрете у року од неколико минута. Радећи то, тим је открио механизам за учење кичмене мождине специфичан за тип ћелије.

Две специфичне врсте неурона

Да би истражили како кичмена мождина учи, докторски истраживач Симон Лавауд и његове колеге у Такеокиној лабораторији изградили су експерименталну поставку за мерење промена у кретању код мишева, инспирисан методама које се користе у студијама инсеката. „Оцењивали смо допринос шест различитих неуронских популација и идентификовали две популације неурона, једну дорзалну и једну вентралну, које посредују у моторичком учењу.“

„Ове две групе неурона се смењују“, објашњава Лавауд. „Дорзални неурони помажу кичменој мождини да научи нови покрет, док вентрални неурони помажу да запамти и изврши покрет касније.“

„Можете га упоредити са штафетом у кичменој мождини. Леђни неурони се понашају као први тркач, преносећи сензорне информације важне за учење. .”

Учење и памћење изван мозга

Детаљни резултати објављени у наукеПоказује да активност неурона у кичменој мождини подсећа на различите класичне типове учења и памћења. Откривање ових механизама учења биће од кључног значаја, јер ће вероватно допринети различитим начинима на које учимо и аутоматизујемо кретање, а такође могу бити релевантни у контексту рехабилитације, каже професорка Аја Такеока: „Кругови које смо описали би могли да обезбеде средства за Кичмена мождина је укључена у учење покрета и дугорочну моторичку меморију, што нам помаже да се крећемо, не само у нормалном здрављу, већ посебно током опоравка од повреда мозга или кичмене мождине.

Референца: „Две класе инхибиторних неурона управљају стицањем и преузимањем сензомоторне адаптације кичме“ од Симоне Лавауд, Цхарлотте Бисхара, Маттиа Дандола, Сху Хао Иех и Аиа Такеока, 11. априла 2024. науке.
дои: 10.1126/сциенце.адф6801

Истраживање (тим) су подржале Фондација за истраживање Фландрије (ФВО), Акција Марие Скłодовска-Цурие (МСЦА), Докторска стипендија Тајван-КУ Леувен (П1040) и Фондација за истраживање мијелоида Вингс фор Лифе.