Badacze z Japonii wykazali, że rdzenie kręgowe, które kojarzyły pozycję kończyny z nieprzyjemnym doświadczeniem, już po 10 minutach nauczyły się zmieniać pozycję kończyny. Pamięć o tym zachowały również następnego dnia. Wyniki badań opublikowano 11 kwietnia w czasopiśmie „Science”.
Dr Aya Takeoka z RIKEN Center for Brain Science (Japonia) i jej zespół odkryli obwody neuronalne w rdzeniu kręgowym, które umożliwiają uczenie się motoryczne niezależne od mózgu. Badanie wykazało istnienie dwóch krytycznych grup neuronów rdzenia kręgowego: jednej niezbędnej do nowego adaptacyjnego uczenia się, a drugiej do przywoływania adaptacji po ich wyuczeniu. Odkrycia te mogą pomóc w opracowaniu nowych sposobów wspomagania regeneracji motorycznej po urazie rdzenia kręgowego.
Naukowcy wiedzieli już, że moc motoryczna z rdzenia kręgowego może być regulowana nawet bez udziału mózgu. Wcześniej zostało to udowodnione w nieco dramatyczny sposób u owadów bezgłowych, których nogi można było wyuczyć unikania zewnętrznych nieprzyjemnych bodźców. – Uzyskanie wglądu w mechanizm leżący u podstaw takich reakcji jest niezbędne, jeśli chcemy zrozumieć podstawy automatyzmu ruchowego u zdrowych ludzi i wykorzystać tę wiedzę do poprawy powrotu do zdrowia po urazie rdzenia kręgowego – mówi dr Aya Takeoka.
Zanim naukowcy przeszli do obwodów neuronalnych, najpierw opracowali eksperymentalną konfigurację, która pozwoliła im zbadać adaptację rdzenia kręgowego myszy bez udziału mózgu. W każdym teście brała udział mysz eksperymentalna i kontrolna, której tylne łapy zwisały swobodnie. Jeśli tylna łapa eksperymentalnej myszy opadała zbyt mocno, była stymulowana elektrycznie, naśladując coś, czego mysz chciałaby uniknąć. Mysz kontrolna otrzymała tę samą stymulację w tym samym czasie, ale nie była ona powiązana z pozycją tylnych nóg.
Już po 10 minutach badacze zaobserwowali uczenie się motoryczne wyłącznie u myszy eksperymentalnych: ich nogi pozostawały wysoko uniesione, by uniknąć jakiejkolwiek stymulacji elektrycznej. Wynik ten pokazał, że rdzeń kręgowy może kojarzyć nieprzyjemne uczucie z pozycją nogi i dostosowywać swoją moc motoryczną tak, aby noga unikała nieprzyjemnego uczucia (bez potrzeby korzystania z mózgu). Dwadzieścia cztery godziny później powtórzyli 10-minutowy test. Myszy eksperymentalne nadal trzymały nogi w górze, co wskazuje, że rdzeń kręgowy zachowywał pamięć o przeszłych doświadczeniach.
– Wyniki naszych badań nie tylko podważają dominujący pogląd, że uczenie się motoryczne i pamięć są ograniczone wyłącznie do obwodów mózgowych – komentuje Takeoka – ale pokazaliśmy, że możemy manipulować pamięcią motoryczną rdzenia kręgowego, co ma implikacje dla terapii mających na celu poprawę powrotu do zdrowia po uszkodzeniu rdzenia kręgowego – podsumowuje.
Więcej na ten temat w czasopiśmie „Nature”.
Źródło: eurekalert.org
Foto: cbs.riken.jp