Studie zjistila, že míchu lze používat i bez mozku

Foto: Unsplash

Studie publikovaná v časopise Science odhalila dvě kritické skupiny míšních neuronů, jednu nezbytnou pro nové adaptivní učení a druhou pro vyvolání adaptací, které se již jednou pohyb naučily. Tato zjištění by mohla pomoci vyvinout způsoby, jak napomoci zotavení po poranění míchy.

Vědci již nějakou dobu vědí, že motorický výstup z míchy lze cvičením upravit i bez mozku. Nejdramatičtěji se to ukázalo u hmyzu bez hlavy, jehož nohy lze stále trénovat tak, aby se vyhýbaly vnějším signálům. Až dosud nikdo přesně nezjistil, jak je to možné, a bez tohoto pochopení není tento jev o mnoho víc než bizarní fakt. Jak vysvětluje Takeokaová: „Získání poznatků o základním mechanismu je nezbytné, pokud chceme pochopit základy pohybové automatiky u zdravých lidí a využít tyto znalosti ke zlepšení zotavení po poranění míchy.“

Foto: Tiskový zdroj poskytnutý centrem RIKEN

Před skokem do neurálních obvodů vědci nejprve vyvinuli experimentální nastavení, které jim umožnilo studovat adaptaci míchy u myší, a to jak učení, tak zapamatování, bez vstupu z mozku. Každý test měl experimentální myš a kontrolní myš, jejichž zadní nohy volně visely. Pokud zadní noha experimentální myši klesla příliš dolů, byla elektricky stimulována, což napodobovalo něco, čemu by se myš chtěla vyhnout. Kontrolní myš obdržela stejnou stimulaci ve stejnou dobu, ale nebyla spojena s vlastní polohou zadní nohy.

Po pouhých 10 minutách pozorovali motorické učení pouze u experimentálních myší; jejich nohy zůstaly vysoko nahoře a vyhýbaly se jakékoli elektrické stimulaci. Tento výsledek ukázal, že mícha dokáže spojit nepříjemný pocit s polohou nohy a přizpůsobit svůj motorický výkon tak, aby se noha nepříjemnému pocitu vyhnula, a to vše bez potřeby mozku. O 24 hodin později zopakovali 10minutový test, ale obrátili experimentální a kontrolní myši. Původní experimentální myši stále držely nohy nahoře, což naznačovalo, že mícha uchovala vzpomínku na minulou zkušenost, která narušovala nové učení.

Poté, co tým zavedl jak okamžité učení, tak paměť v míše, vydal se prozkoumat neurální obvody, které obojí umožňují. Použili šest typů transgenních myší, každou s jinou sadou postižených míšních neuronů a testovali je na motorické učení a obrácení učení. Zjistili, že zadní končetiny myší se nepřizpůsobily, aby se vyhnuly elektrickým šokům poté, co byly vyřazeny neurony v horní části míchy, zejména ty, které exprimují gen Ptfla.

Když byly tyto neurony umlčeny den poté, co se naučily vyhýbat se, míchy se chovaly, jako by se nikdy nic nenaučily. Výzkumníci také hodnotili vybavování paměti druhý den opakováním počátečních podmínek učení. Zjistili, že u myší divokého typu se zadní končetiny stabilizovaly tak, aby dosáhly vyhýbací pozice rychleji než první den, což naznačuje, že se vzpamatovávají. Vybuzení En1 neuronů během vyvolání zvýšilo tuto rychlost o 80 %, což ukazuje na zvýšenou motorickou paměť.

„Nejenže tyto výsledky zpochybňují převládající představu, že motorické učení a paměť jsou omezeny pouze na mozkové okruhy,“ říká Takeokaová, „ale ukázali jsme, že můžeme manipulovat s motorickou vzpomínkou na míchu, což má důsledky pro terapie určené ke zlepšení zotavení po spinálním onemocnění. poškození šňůry.“

Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS.