Wawasan saraf mengungkap rahasia gerakan

ringkasan: Para peneliti telah mencapai kemajuan dalam memahami bagaimana serangga tongkat mengendalikan otot kaki mereka saat berjalan, menantang asumsi sebelumnya tentang aktivasi neuron motorik. Studi mereka mengungkapkan bahwa neuron yang mengaktifkan otot penekan di kaki serangga tongkat menerima rangsangan ritmis yang unik, tidak seperti otot kaki lainnya.

Temuan ini menyoroti peran generator pola sentral (CPG) dalam produksi gerakan ritmis dan menunjukkan bahwa pengaruhnya terhadap neuron motorik terbatas pada setiap kelompok neuron. Penelitian ini tidak hanya meningkatkan pemahaman kita tentang gerak hewan, tetapi juga menggarisbawahi kompleksitas jaringan saraf dalam mengoordinasikan gerakan berjalan.

Fakta-fakta kunci:

1. Studi tersebut menemukan bahwa neuron motorik depresor pada serangga tongkat tereksitasi secara ritmis, berbeda dengan pola aktivasi otot kaki lainnya.
2. Generator pola pusat (CPG) telah terbukti memberikan aktivasi spesifik ke berbagai kelompok neuron motorik, membantah teori efek seragam.
3. Penelitian ini meningkatkan pengetahuan kita tentang dasar saraf penggerak, menyarankan mekanisme kontrol yang tepat untuk inisiasi dan stabilisasi fase berjalan.

sumber: Universitas Köln

Dalam sebuah studi baru, para ilmuwan dari Universitas Cologne memperoleh wawasan baru tentang mekanisme aktivasi ritme sel saraf (neuron) pada serangga tongkat yang mengontrol otot kaki saat berjalan.

Para peneliti menunjukkan bahwa neuron yang mengaktifkan otot depresor gastrocnemius tereksitasi secara ritmis, tidak seperti otot kaki lainnya. Hingga saat ini, diasumsikan bahwa semua yang disebut neuron motorik diaktifkan dengan cara yang sama oleh jaringan saraf pusat.

Penelitian yang berjudul “Penggerak sinaptik jaringan penghasil pola sentral motoneuron kaki serangga berjalan khusus untuk populasi motoneuron,” diterbitkan dalam jurnal Biologi saat ini.

Tim peneliti di UCLA sedang menyelidiki dasar-dasar saraf yang mendasari timbulnya gerakan pada hewan, khususnya aktivitas motorik dasar seperti berjalan.

Untuk tujuan ini, tim yang dipimpin oleh Prof. Ansgar Boschges menganalisis serangga, antara lain, karena persyaratan sistem saraf mengenai pembangkitan dan pengendalian gerakan berjalan sangat mirip di dunia hewan.

Pada banyak hewan, misalnya, terdapat jaringan di sistem saraf pusat yang membentuk dasar untuk menghasilkan pola aktivitas ritme untuk berbagai bentuk gerakan, baik untuk aktivitas lokomotor berirama seperti berlari, berenang, merangkak, dan terbang, atau untuk aktivitas vegetatif. fungsi. Seperti bernapas.

Jaringan yang sangat terspesialisasi ini disebut sebagai generator pola pusat (CPG). Ini menghasilkan aktivitas motorik ritmis otot untuk bergerak dengan berinteraksi dengan informasi yang diterima dari organ sensorik dan neuron yang disebut proprioseptor; Proprioseptor melaporkan pergerakan dan menginformasikan sistem saraf pusat. Saat berjalan, mereka jatuh di atas kaki serangga.

Jaringan melakukan ini dengan mengaktifkan apa yang disebut neuron motorik yang mempersarafi otot. Hingga saat ini, neuron motorik tersebut diasumsikan memiliki efek yang sama pada semua neuron motorik yang menjadi targetnya.

Dalam studi baru mereka, Angelina Roth, Dr. Charalambos Mantziaris, dan Profesor Boschges membantah asumsi tentang aktivitas lokomotor serangga.

Dalam percobaan mereka, para ilmuwan mengaktifkan CPG secara farmakologis di sistem saraf pusat serangga tongkat Carausius Maurosus Dia menyelidiki pengaruhnya terhadap neuron motorik yang mempersarafi otot kakinya.

Mereka menemukan bahwa semua kecuali satu kelompok otot kaki dari neuron motorik menerima dorongan yang sama dari jaringan: sinyal penghambatan ritmis dari CPG.

Hanya neuron motorik, yang mempersarafi otot depresor gastrocnemius, yang dikendalikan oleh penggerak rangsang fasik. Menariknya, otot depresor gastrocnemius adalah otot serangga yang bertanggung jawab untuk menghasilkan postur kaki selama kondisi berjalan apa pun – terlepas dari apakah hewan tersebut berlari naik atau turun secara horizontal, di langit-langit, atau di dahan.

“Eksitasi ritmik, dan aktivasi spesifik populasi neuron motorik oleh CPG, dapat berfungsi untuk memastikan waktu yang tepat dari kontraksi otot depresor dan dengan demikian permulaan dan stabilisasi fase berdiri,” jelas Profesor Boschges.

Pembiayaan: Studi ini didanai oleh German Research Foundation (DFG).

Tentang berita penelitian ilmu saraf ini

pengarang: Eva Schiesler
sumber: Universitas Köln
komunikasi: Eva Schiesler – Universitas Köln
gambar: Gambar dikreditkan ke Berita Neuroscience

Pencarian asli: Akses terbuka.
“Penggerak sinaptik dari jaringan penghasil pola sentral dari motoneuron kaki serangga berjalan khusus untuk populasi motoneuron“Oleh Ansgar Boschges dkk. Biologi saat ini

ringkasan

Penggerak sinaptik dari jaringan penghasil pola sentral dari motoneuron kaki serangga berjalan khusus untuk populasi motoneuron

Highlight

• Penggerak sinaptik jaringan CPG dari motoneuron bersifat spesifik
• Neuron motorik busur derajat, jaringan ikat, dan tuas menerima penggerak penghambatan fasa
• Secara khusus, neuron motorik depresor menerima dorongan rangsang fasik

ringkasan

Aktivitas motorik ritmik, seperti terbang, berenang, atau berjalan, dihasilkan dari interaksi antara pusat yang lebih tinggi di sistem saraf pusat, yang memulai, memelihara, dan memodulasi aktivitas motorik spesifik tugas, dan sirkuit saraf penghasil pola pusat (CPG). ) yang dapat menghasilkan keluaran motorik ritmis virtual dan, akhirnya, umpan balik dari organ indera yang memodulasi aktivitas motorik dasar menuju fungsinya.

Dalam konteks ini, CPG memberikan penggerak sinaptik fasik ke neuron motorik (MN), sehingga mendukung pembentukan aktivitas ritmis untuk gerakan.

Kami menganalisis dorongan sinaptik yang diterima oleh MN kaki yang memasok tiga sendi kaki utama dari CPG dalam sediaan yang diaktifkan secara farmakologis dan desmoplastik dari serangga Bacillus (Carausius Maurosus). Kami telah menunjukkan bahwa CPG motorik memodelkan aktivitas tonik lima dari enam MN kaki melalui penggerak sinaptik penghambatan fasa.

Ini adalah kumpulan MN antagonis yang mempersarafi sendi toraks-trokanterika dan sendi tibiofemoral serta kumpulan MN levator yang mempersarafi sendi coxa-trochanteric (CTr). Sebaliknya, aktivitas ritmis dari depresor MN yang mensuplai sendi CTR ditemukan terutama bergantung pada penggerak eksitasi fasik.

Perbedaan ini kemungkinan besar terkait dengan peran penting otot depresor dalam menghasilkan postur kaki selama kondisi berjalan apa pun. Dengan demikian, hasil kami memberikan bukti adanya mekanisme yang berbeda secara kualitatif untuk menghasilkan aktivitas ritmis antara populasi MN dalam sistem motorik yang sama.