人类脊髓的奥秘及其对我们身体的影响

为了了解我们的神经系统如何使我们能够在成长过程中移动和学习新的运动，如行走或游泳，研究人员仔细观察了斑马鱼的神经系统，并建立了开发斑马鱼脊髓回路的模型，以测试和进一步了解脊髓回路的运动操作。

　　

了解我们的神经系统使我们能够移动和学习新的运动如散步或游泳当我们长大了,研究人员仔细观察斑马鱼和构建模型的神经系统发展中斑马鱼脊髓电路测试和进一步了解脊髓回路的操作移动。他们文章最近发表在《eLife》杂志上。

渥太华大脑和思维研究所成员、生物学系副教授，神经运动回路实验室主任、本文通讯作者Tuan Bui说：“了解脊髓如何控制我们的身体，对于改善由于神经系统损伤或疾病导致的运动障碍的治疗至关重要。我们研究了斑马鱼的脊髓功能，因为斑马鱼和哺乳动物有许多共同的脊髓神经元。这些淡水鱼是生物医学研究中广泛使用的模式生物。

“最近的研究描述了生长中的斑马鱼的游泳动作，以及在这些发育阶段出现的脊髓神经元。这些研究促使我们思考，当斑马鱼成熟时，脊髓中的哪些变化可以帮助它们获得新的游泳动作。”

“脊髓是一种细长的管状结构，从脑干延伸到脊柱的下部。它含有数种神经细胞(神经元)，帮助控制和协调所有的身体肌肉，并帮助做出动作。我们还没有完全了解每个脊髓神经元的作用，以及它们如何与其他神经元和肌肉交流，以促进动物的运动。

“在发育早期，脊髓中的新神经元会形成，脊髓神经元之间会形成新的连接。对于年轻的动物，包括人类婴儿，这些新的神经元的形成和这些神经连接的建立与身体成长和成熟时做出新的、更熟练的动作的能力相一致。了解脊髓如何控制我们的身体的一个方法是检查新的神经元和连接是如何负责获得新的动作的。”

“我们建立了不同发育阶段脊髓的计算模型。模拟实验表明，斑马鱼新的游泳动作可以通过在脊髓中添加特定的新神经元以及脊髓神经元之间的新连接而产生。这些增加使脊髓能够控制新动作的速度和持续时间。

“我们还确定了不同动作中重复的神经活动模式。例如，为了使尾部跳动在左右两侧交替，脊髓一侧的神经元会刺激另一侧的神经元，从而改变尾部跳动的方向。然而，整个身体的这种激活是精确定时的，以确保每一侧都有足够的时间来产生尾拍。这些模式可能存在于人类如何进行行走和游泳等运动活动中。”

“我们的模型将识别脊髓中参与促进运动的不同神经元的新功能。更好地理解脊髓是如何工作的，将有助于识别目标神经元，以恢复运动。然而，为了让那些因受伤或疾病而运动受损的人受益，我们的发现需要结合改进的方法来修复或激活神经系统。”

Yann Roussel, Stephanie F Gaudreau, Emily R Kacer, Mohini Sengupta, Tuan V Bui. Modeling spinal locomotor circuits for movements in developing zebrafish. eLife, 2021; 10 DOI: 10.7554/eLife.67453