Badacze z Japonii wykazali, iż 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.
W badaniu rdzenie kręgowe, które kojarzyły pozycję kończyny z nieprzyjemnym doświadczeniem, nauczyły się zmieniać pozycję kończyny już po 10 minutach i pamięć tę zachowały również następnego dnia. Rdzenie kręgowe, które otrzymały losowe nieprzyjemności, nie nauczyły się takich odruchów (grafika: RIKEN).Naukowcy wiedzieli już, iż moc motoryczna z rdzenia kręgowego może być regulowana choćby 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, jeżeli 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. jeżeli 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, iż 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 przez cały czas trzymały nogi w górze, co wskazuje, iż rdzeń kręgowy zachowywał pamięć o przeszłych doświadczeniach.
Dr Aya Takeoka z RIKEN Center for Brain Science (Japonia)– Wyniki naszych badań nie tylko podważają dominujący pogląd, iż uczenie się motoryczne i pamięć są ograniczone wyłącznie do obwodów mózgowych – komentuje Takeoka – ale pokazaliśmy, iż 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
