Обнаружены позволяющие пятиться нейроны
Исследователи изучили, как в спинном мозге млекопитающих распределены нейронные сети, отвечающие за передвижение в разных направлениях. Им удалось определить зоны, стимуляция которых может восстановить способность ходить не только вперед, но и назад. В будущем результаты исследования сотрудников Санкт-Петербургского государственного университета, Каролинского института (Швеция) и Института физиологии имени И.П. Павлова РАН, опубликованного в Journal of Neuroscience, помогут решить проблему реабилитации людей с повреждениями позвоночника.
Сегодня ученые знают, что у позвоночных животных основные нервные центры, управляющие движением вперед, расположены на уровне спинного мозга, ствола головного мозга и мозжечка. Однако многие высокоразвитые позвоночные также умеют ходить боком и пятиться назад, причем механизмы локомоции (перемещения в пространстве) в этих направлениях пока остаются недостаточно изученными.
В новой работе группа исследователей смогла выяснить, что у некоторых млекопитающих спинальные нейронные сети, активация которых заставляет животное идти назад, находятся в достаточно узкой зоне поясничного отдела. При этом спинальные нейронные сети, стимуляция которых запускает движение вперед, занимают почти весь пояснично-крестцовый отдел спинного мозга.
«Также мы провели сравнительное изучение спинальных нейронных сетей, управляющих локомоцией в разных направлениях, с помощью метода выявления экспрессии гена раннего ответа — c-fos, позволяющего определить популяции активированных клеток, — отметила ведущий автор статьи Наталья Меркульева. — Детальный анализ паттернов распределения активных нейронов при локомоции в разных направлениях позволил предположить, что интегративные нейронные ансамбли спинного мозга задействованы при ходьбе назад в большей степени, чем при ходьбе вперед».
Словом, маркер нейрональной активности c-fos позволил исследователям подтвердить, что именно в локальной зоне спинного мозга располагаются нейроны, активация которых заставляет животное идти назад.
«Разобравшись в том, как распределены нейронные сети, контролирующие шаг, можно целенаправленно воздействовать на эти зоны с помощью имплантируемых электродных матриц, в том числе у людей, — объяснил руководитель коллектива Павел Мусиенко. — В перспективе с их помощью можно будет помочь человеку с повреждением спинного мозга контролировать направление при движении».