Nöroloji

Omurilik Hareketleri Kendi Başına Öğrenir ve Hatırlar

Özet: Omuriliğin kendi öğrenme ve hafıza yeteneklerine sahip olması, uzun süredir kabul gören, yalnızca beyin ile vücut arasında bir mesaj aktarımı olduğu görüşüne meydan okuyor. Ekip, yenilikçi deneyler aracılığıyla omuriliğin bağımsız olarak uyum sağlamasına ve hareketleri hatırlamasına olanak tanıyan iki farklı nöron popülasyonu belirledi.

Bu çığır açıcı çalışma, yalnızca omuriliğin hareketteki karmaşık rolünün anlaşılmasını sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda omurilik yaralanmalarını takiben rehabilitasyon stratejileri için yeni yollar da açıyor. Bulgular, omurga hasarı olan hastalarda hareket iyileşmesine nasıl yaklaşılacağının yeniden düşünülmesi potansiyelini vurgulamaktadır.

Ana unsurlar:

  1. Omurilik, belirli dorsal ve ventral nöron popülasyonları sayesinde hareketleri bağımsız olarak öğrenip hatırlayabilir.
  2. Bu keşif, farelerdeki hareket değişikliklerini ölçen ve omurilik plastisitesine dair yeni bilgiler sunan yeni bir deney düzeneğiyle mümkün oldu.
  3. Araştırmanın, omurga yaralanması olan kişilerin rehabilitasyonu için önemli etkileri olabilir ve iyileşmeyi hızlandıracak yeni yöntemler önerebilir.

Kaynak: VIB

Omuriliğin rolü genellikle beyin ile vücut arasında mesajları taşıyan basit bir aktarma istasyonuna benzetilmektedir. Ancak omurilik aslında hareketleri kendi başına öğrenip hatırlayabilir.

Leuven merkezli Nöro-Elektronik Araştırma Flanders’ındaki (NERF) araştırmacılardan oluşan bir ekip, iki farklı nöron popülasyonunun omuriliğin beyinden tamamen bağımsız bir şekilde öğrenilen davranışı adapte etmesini ve hatırlamasını nasıl sağladığını ayrıntılarıyla anlatıyor.

Bu bir omuriliği gösterir.
Sorunun bir kısmı, sakinleştirilmeyen, uyanık ve hareket eden hayvanlarda omurilikteki bireysel nöronların aktivitesini doğrudan ölçmenin zorluğudur. Kredi: Nörobilim Haberleri

Bugün yayınlanan bu olağanüstü bulgular Bilim, omurga devrelerinin hareketin ustalaşmasına ve otomatikleştirilmesine nasıl katkıda bulunabileceğine yeni bir ışık tutuyor. Bu bilgiler, omurilik yaralanması olan kişilerin rehabilitasyonunda yararlı olabilir.

Omuriliğin şaşırtıcı esnekliği

Omurilik, farklı duyusal bilgi kaynaklarını entegre ederek eylemlerimizi ve hareketlerimizi modüle eder ve ince ayar yapar ve bunu beyinden gelen bir girdi olmadan yapabilir.

Dahası, omurilikteki sinir hücreleri, yeterli tekrarlı pratik yapıldığı takdirde çeşitli görevleri bağımsız olarak ayarlamayı öğrenebilir. Ancak omuriliğin bu dikkate değer esnekliğe nasıl ulaştığı, onlarca yıldır sinir bilimcilerin kafasını karıştırıyor.

Böyle bir sinir bilimci Profesör Aya Takeoka’dır. Neuro-Electronics Research Flanders’daki ekibi (NERF, imec, KU Leuven ve VIB tarafından desteklenen bir araştırma enstitüsü), sinir bağlantılarının nasıl kablolandığını ve yeni şeyler öğrendiğimizde nasıl çalıştığını ve değiştiğini keşfederek omuriliğin yaralanmalardan nasıl kurtulduğunu araştırıyor. hareketler.

Prof. Takeoka, “Omurilik içinde ‘öğrenme’ye dair 20. yüzyılın başlarına kadar uzanan deneylerden kanıtlarımız olmasına rağmen, hangi nöronların dahil olduğu ve bu öğrenme deneyimini nasıl kodladıkları sorusu cevapsız kaldı” diyor. .

Sorunun bir kısmı, sakinleştirilmeyen, uyanık ve hareket eden hayvanlarda omurilikteki bireysel nöronların aktivitesini doğrudan ölçmenin zorluğudur. Takeoka’nın ekibi, hayvanların belirli hareketleri dakikalar içinde eğittiği bir modelden yararlandı. Bunu yaparken ekip, omurilik öğreniminin hücre tipine özgü bir mekanizmasını ortaya çıkardı.

İki spesifik nöron hücre tipi

Omuriliğin nasıl öğrendiğini kontrol etmek için Takeoka laboratuvarındaki doktora araştırmacısı Simon Lavaud ve meslektaşları, böcek araştırmalarında kullanılan yöntemlerden ilham alarak farelerin hareketlerindeki değişiklikleri ölçecek bir deney düzeneği kurdu.

“Altı farklı nöron popülasyonunun katkısını değerlendirdik ve motor öğrenmeye aracılık eden biri dorsal, diğeri ventral olmak üzere iki grup nöron belirledik.”

Lavaud, “Bu iki nöron grubu sırayla değişiyor” diye açıklıyor. “Sırt nöronları omuriliğin yeni bir hareketi öğrenmesine yardımcı olurken, ventral nöronlar omuriliğin hareketi daha sonra hatırlamasına ve gerçekleştirmesine yardımcı oluyor.”

“Bunu omurilik içindeki bir bayrak yarışıyla karşılaştırabilirsiniz. Sırt nöronları, öğrenme için kritik duyusal bilgiyi aktaran ilk koşucu gibi davranır. Daha sonra ventral hücreler sopayı ele geçirerek öğrenilen hareketin hatırlanmasını ve sorunsuz bir şekilde yürütülmesini sağlar.”

Beynin dışında öğrenme ve hafıza

Bu haftaki sayısında yayınlanan ayrıntılı sonuçlar Bilim, omurilikteki nöronal aktivitenin çeşitli klasik öğrenme ve hafıza türlerine benzediğini göstermektedir. Prof. Aya Takeoka, bu öğrenme mekanizmalarının daha fazla çözülmesinin çok önemli olacağını, çünkü bunların hareketi öğrenmemiz ve otomatikleştirmemizin farklı yollarına katkıda bulunmasının yanı sıra rehabilitasyon bağlamında da geçerli olabileceğini söylüyor:

“Açıkladığımız devreler, omuriliğin hareketi öğrenmesine ve uzun vadeli motor hafızasına katkıda bulunmasını sağlayabilir; bunlar hem normal sağlıkta hem de özellikle beyin veya omurilik yaralanmalarının iyileşmesi sırasında hareket etmemize yardımcı olur.

Finansman: Araştırma (ekip), Flanders Araştırma Vakfı (FWO), Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA), Tayvan-KU Leuven Doktora bursu (P1040) ve Wings for Life Omurilik Araştırma Vakfı tarafından desteklendi.

Bu öğrenme ve hafıza araştırması haberi hakkında

Soyut

Spinal sensörimotor adaptasyonun edinilmesini ve hatırlanmasını iki inhibitör nöron sınıfı yönetir

Omurilik devreleri hareket adaptasyonunda merkezi öneme sahiptir, ancak omurilik içindeki, deneyim üzerine davranışın kazanılmasından ve korunmasından sorumlu mekanizmalar belirsizliğini koruyor.

Basit bir koşullandırma paradigması kullanarak, dorsal inhibitör nöronların, uzuv pozisyonuyla ilişkili koşullandırma ipuçlarının belirginliğini arttırmak için belirli bir somatosensör bilgi kümesinin iletimini düzenleyerek koruyucu uzuv geri çekilme davranışını uyarlamak için vazgeçilmez olduğunu bulduk.

Buna karşılık, önceden edinilen motor adaptasyonunun sürdürülmesi, ventral inhibitör Renshaw hücrelerini gerektiriyordu. Renshaw hücrelerini manipüle etmek adaptasyonun kendisini etkilemez ancak adaptif davranışın ifadesini esnek bir şekilde değiştirir.

Bu bulgular, beyinden bağımsız olarak kalıcı sensörimotor adaptasyonu sağlayan, iki farklı spinal inhibitör nöron popülasyonunu içeren bir devre temelini tanımlar.

Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/spinal-cord-learning-memory-25904/

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu