Jakie czynniki wpływają na ruch zwierząt?
Umiejętność poruszania się jest niezbędna zwierzętom do przetrwania w swoich środowiskach. Dzięki wsparciu finansowanych ze środków Unii Europejskiej projektów EXPLORATOME i ZENITH badacze mieli wyjątkową możliwość bliższego przyjrzenia się ważnemu aspektowi lokomocji – ruchowi do przodu. W szczególności badania skupiły się na znaczeniu obszaru pnia mózgu nazywanego śródmózgowiowym regionem lokomotorycznym. Wysiłki autorów opracowania opublikowanego na łamach czasopisma „Nature Neuroscience” zaowocowały możliwością mapowania obwodów neuronalnych uczestniczących w procesie inicjowania ruchu do przodu. To odkrycie może okazać się niezwykle ważne z puntu widzenia badań nad zaburzeniami ruchu w przebiegu choroby Parkinsona oraz innych schorzeń. Ruch może być inicjowany świadomie w celu przemieszczania się po otoczeniu, może być także mimowolny, wywoływany przez zmysły. „Zwierzęta poruszają się w poszukiwaniu pożywienia, interakcji z innymi osobnikami lub po prostu z ciekawości. Odkrycie niebezpieczeństwa lub odczucie bolesnego bodźca może jednak aktywować automatyczny odruch ucieczki”, wyjaśnia dr Martin Carbo-Tano, współautor badania z ramienia paryskiego Instytutu Mózgu (ICM), organizacji koordynującej projekt ZENITH. Jego wypowiedź została przytoczona w informacji prasowej opublikowanej w portalu SciTechDaily. Niezależnie od tego, czy ruch jest świadomy, czy następuje samoczynnie, wymaga aktywacji neuronów sterujących – siatkowo-rdzeniowych – w pniu mózgu. Ich zadaniem jest przekazywanie sygnałów przesyłanych między mózgiem i rdzeniem kręgowym, w związku z czym odgrywają kluczową rolę w procesach inicjowania, utrzymywania oraz zatrzymywania ruchu.
Szersza perspektywa
Śródmózgowiowy region lokomotoryczny, który odpowiada za inicjowanie ruchu do przodu w reakcji na bodziec, znajduje się przed neuronami wchodzącymi w skład dróg siatkowo-rdzeniowych. Ten obszar mózgu, odkryty u kotów, występuje również u wielu innych kręgowców, takich jak salamandry, szczury, myszy, króliki, kawie domowe, świnie, minogi i małpy. „Ze względu na to, że śródmózgowiowy region lokomotoryczny realizuje te same zadania w przypadku wielu gatunków kręgowców, przyjmujemy założenie, że stanowi on jeden z najwcześniejszych obszarów ukształtowanych przez proces ewolucji, bez którego nie byłyby możliwe procesy chodzenia, biegania, latania lub pływania”, dodaje dr Carbo-Tano. „Mimo to, do tej pory nie wiedzieliśmy, w jaki sposób informacje z tego regionu trafiają do neuronów dróg siatkowo-rdzeniowych. W związku z tym nie byliśmy w stanie spojrzeć z szerszej perspektywy na fascynujące mechanizmy odpowiadające za ruch kręgowców, co uniemożliwiło zbadanie możliwych anomalii wpływających na ich działanie”. Badanie aktywności neuronalnej związanej z inicjacją ruchu wymagało wykorzystania organizmu modelowego. W tym wypadku badacze zdecydowali na stadium larwalne danio pręgowanego. Ich przezroczyste mózgi pozwoliły na wskazanie śródmózgowiowego regionu lokomotorycznego i mapowanie kolejnych dróg i szlaków biorących udział w procesie ruchu do przodu. „Dostrzegliśmy, że neurony wchodzące w skład śródmózgowiowego regionu lokomotorycznego są stymulowane, gdy zwierzę porusza się spontanicznie, a także w reakcji na bodziec wzrokowy. Sygnały przechodzą przez most – centralny element pnia mózgu, a następnie przez rdzeń, po czym aktywują grupę neuronów siatkowo-rdzeniowych określanych oznaczeniem V2a. Neurony te odpowiadają za sterowanie różnymi aspektami ruchu, na przykład rozpoczęciem i zatrzymaniem, a także zmianą kierunku. Można powiedzieć, że to właśnie one wydają komendy i polecenia dotyczące sterowania”, wyjaśnia współautorka badania dr Claire Wyart, badaczka ICM i dyrektorka ds. badań we francuskim Narodowym Instytucie Zdrowia i Badań Medycznych, który koordynował projekt EXPLORATOME. Zdaniem autorów, badania zrealizowane dzięki częściowemu wsparciu w ramach projektów EXPLORATOME (Circuit mechanisms underlying sensory-evoked navigation) oraz ZENITH (ZEbrafish Neuroscience Interdisciplinary Training Hub) są ważnym krokiem w rozwoju dziedziny badań mechanizmów nadkręgowych odpowiedzialnych za motorykę. Więcej informacji: projekt EXPLORATOME strona projektu ZENITH
Słowa kluczowe
EXPLORATOME, ZENITH, zwierzę, neuron, śródmózgowiowy region lokomotoryczny, neuron siatkowo-rdzeniowy, ruch, lokomocja, mózg
