脊髓反复抑制的近远端梯度：对运动池细分及灵巧性的意义

《Experimental Brain Research》：Proximo-distal gradient of spinal recurrent inhibition: implications for motor pool fractionation and dexterity

　　

摘要

脊髓往返抑制（RI）由 Renshaw 细胞介导，在哺乳动物中表现出高度保守的近端至远端梯度：它在近端运动神经元（MN）池中很强，但在支配外在和内在指（趾）肌的 MN 中则不存在。尽管这种组织模式已被认知六十多年，但其机制基础仍未得到解释。该梯度反映了单突触皮质运动神经元（CM）投射进化出现的这一广泛接受的观点受到了猫的质疑，猫缺乏对指（趾）MN 的单突触 CM 输入，却表现出与灵长类动物观察到的相同的 RI 梯度。我们对人类、猕猴和猫已发表的 16 个 MN 池进行了比较定量分析。使用四个嵌套非线性回归模型和一个贝叶斯层级误差变量模型来评估 CM 输入和往返侧支密度对标准化 RI 强度的相对贡献。CM 贡献的稳健性通过贝叶斯先验敏感性分析进行评估，使用了半正态和对称正态先验。往返侧支密度为保守的 RI 梯度提供了最强的解释，解释了跨物种方差的 97.7%（NLS R² = 0.977；相对于仅 CM 模型的ΔAIC = 53.6；贝叶斯 R² ≈ 0.975）。贝叶斯分析一致支持在所有先验设定下 CM 输入都有正向贡献，尽管定量上较小，表明直接的皮质脊髓连接精炼但不决定 RI 的分布。因此，猫构成了一个决定性的自然实验，表明保守的 RI 梯度不能仅通过单突触 CM 投射的存在或缺失来解释。这些发现支持运动神经元池分化假说（MPFH）。往返抑制保留其在调节运动神经元兴奋性和运动输出方面已确立的生理作用；然而，其在运动神经元池中选择性解剖分布似乎具有额外的组织意义。指（趾）MN 池中 RI 的缺失为运动神经元池分化创造了允许的脊髓基础，而直接 CM 连接的存在代表了后来的进化特化，它利用并放大了这种预先存在的脊髓组织以实现高度分化的运动控制。因此，人类手和脚灵巧度的显著差异被解释为反映了皮质脊髓网络覆盖范围的差异，而不是脊髓抑制基础本身的差异。