Чрезвычайно сложные сети цепей, которые передают сигналы от головного мозга к спинному мозгу, управляют произвольными движениями. Перед исследователями была поставлена задача определить управляющие схемы, но им не хватало инструментов, необходимых для анализа на нервном уровне того, как мозг производит произвольные движения.
Недавно д-р. Джон Мартин, профессор медицины Школы биомедицинского образования Софи Дэвис Городского колледжа, докторант д-р. Наджет Серради и другие коллеги использовали чувствительную генетическую технику, которая устранила определенный ген в коре головного мозга и при этом изменила схему.
Команда предположила, что кортикоспинальный тракт, который простирается от коры головного мозга до спинного мозга, важен для произвольных движений, но не для рутинных и стереотипных движений при ходьбе. "Мы рассудили, что если мы генетически изменим кортикоспинальный тракт, то повлияем на произвольные движения, но не на ходьбу." Профессор Мартин сказал.
У генетически интактных мышей сигналы кортикоспинального тракта передаются от одной стороны коры головного мозга к противоположной стороне спинного мозга. Такие мыши тянутся одной рукой или другой, но не обеими руками вместе.
Профессор Мартин и его коллеги использовали специально выведенных мышей, я.е. нокаутные мыши с удаленным из коры головного мозга геном EphA4. Эти мыши касались обеими передними конечностями вместе, а не одной. Это произошло потому, что генетическая манипуляция изменила схему; это вызвало движение сигнала, который передавался от одной стороны коры головного мозга к обеим сторонам спинного мозга.
Однако на их стереотипную ходьбу это не повлияло. Профессор Мартин сказал, что это показывает, что, хотя произвольные движения зависят от кортикоспинального тракта, ходьба зависит от цепей в других частях головного и спинного мозга, на которые не влияют генные манипуляции.
Выводы, добавил он, "устранить досадную проблему достижения более глубокого понимания того, как мозг функционирует в произвольных движениях." Кроме того, более глубокие знания о том, как функционируют произвольные цепи, могут привести к новому пониманию церебрального паралича, состояния, при котором кортикоспинальный тракт повреждается примерно во время рождения, и люди часто "зеркальные движения" обеими руками, когда они собираются переместить только одну, сказал он.
Исследование, которое финансируется Национальным институтом неврологических заболеваний и инсульта, направлено на изучение цепей головного и спинного мозга для произвольных движений. Используя аналогичные генетические инструменты, его команда надеется дополнительно проанализировать связи и функции двигательных цепей кортикоспинального тракта, чтобы восстановить движения после травм головного или спинного мозга.
Результаты были опубликованы 9 апреля в Journal of Neuroscience.