Jak poruszają się kręgowce
U kręgowców ruch jest możliwy dzięki komórkom nerwowym (neuronom) połączonym w złożone obwody. Jedna z takich sieci, tzw. ośrodkowe generatory wzorców lokomocji (CPG), znajduje się w rdzeniu kręgowym i kontroluje rytmiczne ruchy. Na przykład, powodują one naprzemienne napinanie i rozluźnianie mięśni, umożliwiające larwom danio pręgowanego płynięcie do przodu. W oparciu o wcześniejsze prace, uczestnicy projektu OPTO-LOCO (Unraveling the circuits of locomotion with opto-genetic manipulation of neuronal activity in awake behaving animals), finansowanego ze środków UE, badali obwody neuronalne rdzenia kręgowego, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób poruszają się kręgowce. Naukowcy skupili się na komórkach pośredniczących pomiędzy rdzeniem kręgowym a kanałem kręgowym, czyli neuronach stykających się z płynem mózgowo–rdzeniowym (CSF-cN). Podejrzewali, że rdzeń kręgowy łączy informacje czuciowe nie tylko z mózgu i świata zewnętrznego, ale także z wewnętrznego środowiska organizmu. Teoria ta wynikała z obserwacji, że zarówno ruch, jak i postawa uzależnione są od wewnętrznych stanów organizmu, takich jak ciśnienie krwi, pH i stężenie tlenu. Aby uzyskać pełniejsze informacje na temat funkcji CSF-cN, naukowcy posłużyli się techniką noszącą nazwę optogenetyki, wykorzystującą światło do kontrolowania aktywności neuronów. Włączając i wyłączając wybrane neurony, zespół był w stanie określić, który neuron musi wysłać impuls, aby uzyskać określony ruch. Naukowcy odkryli, że ruchy, takie jak powolne płynięcie w przód larw danio pręgowanego kontrolowane są przez CSF-cN we współpracy z CPG. Koordynacja ruchów wymaga specjalnych receptorów czucia, nazywanych proprioceptorami, które dostarczają informacji na temat długości i napięcia mięśni, dając pojęcie o położeniu kończyny w przestrzeni. Ważnym odkryciem zespołu jest to, że CSF-cN wykrywają wygięcie kręgosłupa i kontrolują postawę. Poznanie nowego szlaku aferentnego w rdzeniu kręgowym oznacza, że rezultaty projektu OPTO-LOCO mogą zostać wykorzystane do przywracania funkcji uszkodzonego rdzenia kręgowego.
Słowa kluczowe
Kręgowce, rdzeń kręgowy, ośrodkowe generatory wzorców lokomocji, OPTO-LOCO, neurony stykające się z płynem mózgowo–rdzeniowym