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大脑哪里控制腿部?

步行是最基本的一种运动,对生活至关重要。我们步行时会很自然而然地向前迈出一只脚,随后另一只脚又会很自然地跟上。那么,如果我们不是有意识地指导神经和肌肉之间复杂的相互作用,那是什么驱动我们步调一致地往前走呢?

哥伦比亚神经科学家 George Mentis 博士指出,大脑启动了运动,但它并不协调运动。我们行走时许多肌肉间的协调是由脊髓中的神经元处理的。

这是一项复杂的工作:在精确的时间安排下,这些神经元必须发送信号,以便左右腿交替活动——左、右、左、右——就这样,每条腿的屈肌和伸肌以交替的方式收缩。

大多数科学家认为,如此复杂的任务只能由复杂的神经元回路来处理,不同类型的神经元都发挥了重要作用。这种神经元回路的组合,被称为中央模式发生器,其似乎在操纵一切

但 Mentis 的最新研究表明,在这个回路组合中,只有一种类型的神经元完全负责协调让我们的双腿保持同步。如果没有这些神经元共同指挥“左、右、左、右”,我们将永远无法到达任何地方。

这种神经元就是脊髓小脑束腹侧神经元,它与其他脊髓神经元接触,并协调肌肉运动的能力。

在这项新研究中,Mentis 和他的同事利用小鼠研究发现,当这些神经细胞在正常活动的个体中被化学抑制时,这些动物就不能再像正常一样活动了。待抑制效应消退后,运动才可恢复。这项研究结果于 今年1 月份在Cell杂志上发表。

Mentis 还发现这些神经细胞是高度互连的,这一特性可能有助于在运动时产生必需的复杂节奏模式。

文献:

Joshua I.Chalif, et al, Control of mammalian locomotion by ventral spinocerebellar tract neurons. Cell (2020).

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