Исследователи из Каролинского института обнаружили центральный проприоцептивный орган, встроенный прямо в центральную нервную систему, который действует как датчик внутреннего движения. Статья об этом была опубликована в журнале Neuron.
«Чтобы успешно двигаться, нам необходимо надёжное ощущение собственного тела во времени и пространстве. Это ощущение обеспечивается проприоцептивными органами, которые, как полагалось, находятся на периферии», — рассказал Абдель Эль-Манира, профессор кафедры нейронаук и главный автор статьи.
«Нам известно, что центральная нервная система подвергается продолжительным изменениям формы и напряжения в ходе движения тела, однако было неясно, как эти изменения обнаруживаются и обнаруживаются ли вообще».
«Используя взрослую рыбку данио-ренио в качестве модельного организма, а также комбинацию передовых методов, включающую записи отдельных клеток, механические стимуляции и секвенирование отдельных клеток, исследователи показали наличие магниточувствительных нейронов, встроенных в выросты тканей спинного мозга, которые централизованно контролируют изменения в напряжении при изгибе тела. Эти высокоспециализированные проприоцептивные нейроны экспрессиют характерный белок Piezo2 — механочувствительный канал, который позволяет им преобразовывать механическое напряжение в электрические сигналы», — объяснил Абдель Эль-Манира.
Одним из преимуществ наличия датчика движения непосредственно в спинном мозге является то, что он близко расположен к цепи, ответственной за движение, которое она распознаёт. Центральный проприоцептивный орган обеспечивает быструю ингибирующую обратную связь непосредственно спинномозговым цепям, управляющим локомоцией, позволяя в режиме онлайн получать отрицательную обратную связь о том, насколько успешно достигается намеченное движение тела. Подобная организация замкнутой цепи обеспечивает форму сервомеханизма для плавного, эффективного и управляемого перемещения.
«Понимание того, как сенсорный ответ интегрируется в наше движение — ключевая цель нейробиологии. Это исследование даёт новый взгляд на сенсомоторный контроль, а также показывает, что двигательный ответ исходит не только от периферии, но и от специализированных органов, отслеживающих движение спинного мозга».
Спинной мозг других животных, включая людей, также, как известно, подвергается изменениям напряжения в ходе движения тела. И целые группы нейронов расположены так, чтобы обнаруживать подобные сигналы.
«В будущих исследованиях важно проверить, есть ли у млекопитающих проприорецепторы в спинном мозге и если да, то как они активируются во время различных двигательных задач, — говорит Лоуренс Пиктон, первый автор исследования. — Кроме этого, мутации в механочувствительном гене Piezo2, как известно, приводят к нарушению координации движений и осанки, что ведёт к сколиозу. Открытие экспрессирующих Piezo2 нейронов в спинном мозге может открыть новые пути понимания связанных с Piezo2 двигательных расстройств».
_______________
Исследование: Laurence D. Picton et al. A spinal organ of proprioception for integrated motor action feedback, Neuron (2021). DOI: 10.1016/j.neuron.2021.01.018
Источник: An inner sensor of body movement revealed in zebrafish
Перевод Екатерина Хананова , редакторы Антон Меньшенин и Вера Круз , автор блога Обзоры фильмов и книг Веры Круз .
