ملخص: حقق الباحثون تقدمًا كبيرًا في فهم كيفية تحكم الحشرات العصوية في عضلات أرجلها أثناء المشي، مما يتحدى الافتراضات السابقة حول تنشيط الخلايا العصبية الحركية. تكشف دراستهم أن الخلايا العصبية التي تنشط العضلة الخافضة في ساق الحشرة العصوية تتلقى إثارة إيقاعية فريدة من نوعها، على عكس عضلات الساق الأخرى.
يسلط هذا الاكتشاف الضوء على دور مولدات النمط المركزي (CPGs) في إنتاج الحركات الإيقاعية ويشير إلى أن تأثيرها على الخلايا العصبية الحركية يقتصر على كل مجموعة من الخلايا العصبية. لا يؤدي هذا البحث إلى تعزيز فهمنا لحركة الحيوانات فحسب، بل يسلط الضوء أيضًا على مدى تعقيد الشبكات العصبية في تنسيق حركات المشي.
يسلط الضوء:
- وجدت الدراسة أن الخلايا العصبية الحركية الخافضة للحشرات العصوية يتم تحفيزها بشكل إيقاعي، على النقيض من نمط التنشيط لعضلات الساق الأخرى.
- لقد ثبت أن مولدات النمط المركزي (CPGs) توفر تنشيطًا محددًا لمجموعات مختلفة من العصبونات الحركية، وبالتالي فضح نظرية التأثير الموحد.
- يعمل هذا البحث على تحسين معرفتنا بالقواعد العصبية للحركة، مما يشير إلى آليات التحكم الدقيقة لبدء واستقرار مراحل المشي.
مصدر: جامعة كولونيا
في دراسة جديدة، حصل علماء من جامعة كولونيا على رؤى جديدة حول آلية التنشيط الإيقاعي للخلايا العصبية (الخلايا العصبية) في الحشرات العصوية التي تتحكم في عضلات الساق أثناء المشي.
وأظهر الباحثون أن الخلايا العصبية التي تنشط العضلة الخافضة للساق يتم تحفيزها بشكل إيقاعي، على عكس تلك الموجودة في عضلات الساق الأخرى. حتى الآن، كان من المفترض أن يتم تنشيط جميع هذه الخلايا العصبية الحركية بنفس الطريقة بواسطة الشبكات العصبية المركزية.
نُشرت الدراسة تحت عنوان “الانتقال المتشابك من شبكات توليد الأنماط المركزية إلى الخلايا العصبية الحركية في ساق الحشرة المتحركة هو مجموعة محددة من الخلايا العصبية الحركية” في المجلة. علم الأحياء الحالي.
يدرس فريق البحث في جامعة كاليفورنيا الأسس العصبية لتوليد الحركة في الحيوانات، وخاصة تلك الأنشطة الحركية الأساسية مثل المشي.
ولتحقيق هذه الغاية، يقوم الفريق بقيادة البروفيسور أنسغار بوشجيس بتحليل الحشرات، من بين حجج أخرى، لأن متطلبات الجهاز العصبي لتوليد حركات المشي والتحكم فيها متشابهة جدًا في مملكة الحيوان.
ففي العديد من الحيوانات، على سبيل المثال، توجد شبكات في الجهاز العصبي المركزي توفر الأساس لتوليد أنماط النشاط الإيقاعي للعديد من أشكال الحركة، سواء الأنشطة الحركية الإيقاعية مثل الجري والسباحة والزحف والطيران أو الوظائف الخضرية. مثل التنفس.
تسمى هذه الشبكات المتخصصة للغاية مولدات النمط المركزي (CPGs). إنها تولد النشاط الحركي الإيقاعي للعضلات للحركة بالتفاعل مع المعلومات القادمة من الأعضاء الحسية، تسمى الخلايا العصبية مستقبلات الحس العميق؛ تشير مستقبلات الحس العميق إلى الحركات وتبلغ الجهاز العصبي المركزي. وفي حالة المشي، فهي تقع على وفي أرجل الحشرة.
وللقيام بذلك، تقوم الشبكات بتنشيط الخلايا العصبية الحركية التي تعصب العضلات. حتى الآن، كان من المفترض أن هذه الخلايا العصبية الحركية لها نفس التأثير على جميع الخلايا العصبية الحركية التي تستهدفها.
في دراستهم الجديدة، دحضت أنجلينا روث، والدكتور شارالامبوس مانتزياريس، والبروفيسور بوشجيس هذه الفرضية المتعلقة بالنشاط الحركي للحشرات.
وفي تجاربهم، قام العلماء بتنشيط CPGs دوائيًا في الجهاز العصبي المركزي للحشرة العصوية. كاراوسيوس موروسوس ودرس تأثيرها على الخلايا العصبية الحركية التي تعصب عضلات الساق.
ووجدوا أن جميع الخلايا العصبية الحركية في عضلات الساق، باستثناء مجموعة واحدة، تتلقى أمرًا مماثلاً من الشبكات: إشارات مثبطة إيقاعية من CPGs.
فقط الخلايا العصبية الحركية، التي تعصب العضلة الخافضة للساق، يتم التحكم فيها عن طريق الإثارة الطورية. ومن المثير للاهتمام أن العضلة الخافضة للساق هي بالتحديد عضلة الحشرة المسؤولة عن وضعية الأرجل أثناء أي حالة مشي، سواء كان الحيوان صاعدًا أو نازلًا أفقيًا، إلى السقف أو على فرع.
“إن الإثارة الإيقاعية وبالتالي التنشيط المحدد لهذه المجموعة من الخلايا العصبية الحركية بواسطة CPGs يمكن أن يعمل على ضمان التوقيت الدقيق لتقلص العضلة الخافضة وبالتالي بداية مرحلة الوقوف واستقرارها”، أوضح البروفيسور بوشجيس.
التمويل: تم تمويل الدراسة من قبل مؤسسة الأبحاث الألمانية (DFG).
حول أخبار أبحاث علم الأعصاب هذه
الكاتب: إيفا شوسلر
مصدر: جامعة كولونيا
اتصال: إيفا شيسلر – جامعة كولونيا
صورة: تُنسب الصورة إلى أخبار علم الأعصاب
البحث الأصلي: حرية الوصول.
“إن النقل المتشابك من شبكات توليد النمط المركزي إلى الخلايا العصبية الحركية في أرجل حشرة المشي يكون خاصًا بتجمع الخلايا العصبية الحركية.» بقلم أنسجار بوشجيس وآخرون. علم الأحياء الحالي
خلاصة
إن النقل المتشابك من شبكات توليد النمط المركزي إلى الخلايا العصبية الحركية في أرجل حشرة المشي يكون خاصًا بتجمع الخلايا العصبية الحركية.
نقاط القوة
- يعتبر النقل المتشابك من شبكات CPG إلى الخلايا العصبية الحركية في الساق محددًا بالمجموعة
- تتلقى الخلايا العصبية الحركية المنقلة والضامة والرافعة أمر تثبيط طوري
- حصريًا، تتلقى الخلايا العصبية الحركية الخافضة إثارة طورية
ملخص
ينتج النشاط الحركي الإيقاعي، مثل الطيران أو السباحة أو المشي، عن التفاعل بين مراكز الرتبة العليا في الجهاز العصبي المركزي، والتي تبدأ وتحافظ على وتعديل النشاط الحركي الخاص بمهمة معينة، أسفل الخلايا العصبية المولدة للنمط المركزي (CPG) في الدائرة. . ) والتي يمكن أن تولد مخرجات حركية إيقاعية افتراضيًا، وأخيرًا، ردود فعل من الأعضاء الحسية التي تعدل النشاط الحركي الأساسي نحو الوظيفة.
في هذا السياق، توفر CPGs محركًا متشابكًا طوريًا للخلايا العصبية الحركية (MNs)، وبالتالي تدعم توليد النشاط الإيقاعي للحركة.
قمنا بتحليل المحرك التشابكي الذي تتلقاه MNs التي تزود مفاصل الساق الثلاثة الرئيسية من CPGs في المستحضرات المنشطة دوائيًا والمزيلة للحشرة العصوية (كاراوسيوس موروسوس). لقد أظهرنا أن CPGs الحركية تمثل النشاط المنشط لخمسة من ستة تجمعات MN للساق من خلال محرك متشابك مثبط طوري.
هذه هي تجمعات MN المتضادة التي تزود المفصل الصدري المحوري والمفصل الفخذي الظنبوبي وتجمع MN الرافعي الذي يزود المفصل الكوكسى المدور (CTr). في المقابل، وجد أن النشاط الإيقاعي لحوض خافض MN الذي يزود المفصل CTR يعتمد بشكل أساسي على محرك استثاري طوري.
من المحتمل أن يكون هذا الاختلاف مرتبطًا بالدور المركزي للعضلة الخافضة في توليد وضعية الساق أثناء أي حالة مشي. وبالتالي، فإن نتائجنا تسلط الضوء على آليات مختلفة نوعيا لتوليد النشاط الإيقاعي بين تجمعات MN في نفس النظام الحركي.
