Ο νωτιαίος μυελός είναι το κύριο μονοπάτι για τα νευρικά σήματα που ταξιδεύουν μεταξύ του εγκεφάλου και του υπόλοιπου σώματος. Όμως, σύμφωνα με τους επιστήμονες, ο νωτιαίος μυελός είναι ικανός να εκτελεί κινήσεις των άκρων πέρα από τις αντανακλαστικές σπασμωδικές κινήσεις, ακόμη και να προσαρμόζεται ώστε να αποφεύγει δυσάρεστα ερεθίσματα.
Μια μελέτη σε διαγονιδιακά ποντίκια που διεξήχθη από ερευνητές του VIB-Neuro-Electronics Research Flanders στο Βέλγιο ανακάλυψε τον ρόλο που έχει ένα συγκεκριμένο γονίδιο που συναντάται στα νωτιαία νεύρα στην απομνημόνευση των αντιδράσεων σε πιθανές απειλές. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Science Advances.
«Τα αποτελέσματα αυτά όχι μόνο αμφισβητούν την επικρατούσα αντίληψη ότι η κινητική μάθηση και η μνήμη περιορίζονται αποκλειστικά στα κυκλώματα του εγκεφάλου, αλλά δείξαμε ότι μπορούμε να χειριστούμε την κινητική ανάκληση του νωτιαίου μυελού, γεγονός που έχει επιπτώσεις στις θεραπείες που έχουν σχεδιαστεί για τη βελτίωση της αποκατάστασης μετά από βλάβη του νωτιαίου μυελού» λέει η νευρολόγος και επικεφαλής ερευνήτρια Aya Takeoka.
Ο νωτιαίος μυελός «μαθαίνει» μόνος του νέες αντιδράσεις
Ενώ ο εγκέφαλος έχει τον απόλυτο έλεγχο των περισσότερων μορφών κίνησης, ο νωτιαίος μυελός είναι κάτι περισσότερο από μια απλή λεωφόρο για τα νευρικά σήματα. Περιέχει γενετικά διαφορετικούς πληθυσμούς νευρώνων που είναι σε θέση να διαμορφώνονται ανάλογα με τις ατομικές ανάγκες στην κίνηση ή την απόσυρση από τον πόνο καθώς το άτομο αναπτύσσεται.
Όσο πολύπλοκο κι αν είναι το όργανο, τα νεύρα του νωτιαίου μυελού μπορούν να χωριστούν σε γενικές γραμμές σε δύο βασικές κατηγορίες – σε εκείνα που μεταφέρουν αισθητηριακές πληροφορίες, που ονομάζονται ραχιαίοι νευρώνες και σε ιστούς που ελέγχουν τις κινητικές αντιδράσεις και ονομάζονται κοιλιακοί νευρώνες.
Μέσα σε κάθε κατηγορία, οι ανασταλτικοί νευρώνες δρουν ως πύλες, τελειοποιώντας και συντονίζοντας τις αισθήσεις και τις κινήσεις για λογαριασμό του εγκεφάλου.
Ο τρόπος με τον οποίο αυτές οι ξεχωριστές ταξινομήσεις των ιστών του νωτιαίου μυελού συνεργάζονται για να μαθαίνουν νέες αντιδράσεις πολύ καιρό μετά το κλείδωμα των νεύρων στη θέση τους αποτελεί ένα ερώτημα για τους νευρολόγους που αναζητούν τρόπους να βοηθήσουν τα κατεστραμμένα νεύρα να ανακάμψουν.
Πώς εξέτασαν οι επιστήμονες τον νωτιαίο μυελό
Η Takeoka και η ομάδα της τοποθέτησαν ποντίκια με διατομή του νωτιαίου μυελού σε ιμάντες που αιωρούσαν τα πίσω άκρα τους στον αέρα, επιτρέποντάς τους να κινούνται ελεύθερα. Χωρίς οι εγκέφαλοί τους να στέλνουν και να λαμβάνουν σήματα από τα πίσω πόδια τους, όλες οι αντιδράσεις αφέθηκαν στα νωτιαία νεύρα τους.
Διεγείροντας τα πόδια των πειραματόζωων με ήπια ηλεκτρικά ρεύματα – το ένα σε τυχαίες χρονικές στιγμές, το άλλο μόνο ως απάντηση σε μια καθορισμένη ποσότητα πτώσης των ποδιών – οι ερευνητές μπόρεσαν να ελέγξουν αν ο νωτιαίος μυελός μπορούσε να μάθει πώς να αντιδρά σε ένα αρνητικό ερέθισμα.
Με ένα ποντίκι να μαθαίνει να τραβάει τα πίσω πόδια του, η ομάδα άλλαξε τους ρόλους για κάθε ποντίκι μια μέρα αργότερα, αποδεικνύοντας ότι οι αντιδράσεις που μάθανε δεν ήταν βραχυπρόθεσμες προσαρμογές. Τα νεύρα είχαν πραγματικά μάθει ένα νέο κόλπο.
Στη συνέχεια, η ομάδα χρησιμοποίησε έξι διαφορετικά είδη γενετικά τροποποιημένων ποντικιών για να ξεχωρίσει τους πιθανούς μηχανισμούς που διατήρησαν τη μνήμη του ηλεκτρικού σοκ στα νωτιαία νεύρα.
Τι διαπίστωσαν οι ερευνητές
Εξαιρώντας έναν προς έναν διαφορετικούς τύπους γενετικά διαφορετικών νευρικών κυττάρων, διαπίστωσαν ότι εκείνα με τα εμποδισμένα νεύρα στην κορυφή του νωτιαίου μυελού, ειδικά εκείνα που στερούνταν ένα λειτουργικό γονίδιο Ptf1a, ήταν ανίκανα να προσαρμοστούν στα ηλεκτροσόκ. Μεταξύ εκείνων που είχαν προσαρμοστεί, η απενεργοποίηση του Ptf1a δεν αντέστρεψε αυτό που είχαν μάθει.
Αλλά η απενεργοποίηση ενός δεύτερου γονιδίου που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη engrailed-1 (γονίδιοEn1) στα κοιλιακά νεύρα προς το κάτω μέρος του νωτιαίου μυελού έκανε τα προσαρμοσμένα ποντίκια να «ξεχάσουν» πώς να ανταποκρίνονται στα σοκ σε δοκιμές παρακολούθησης μια ημέρα αργότερα. Η τεχνητή διέγερση των ίδιων αυτών νεύρων, από την άλλη πλευρά, επανέφερε την ικανότητά τους να ανακαλέσουν το αντανακλαστικό.
Από ιατρικής άποψης, η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο νωτιαίος μυελός μας μπορεί να παραμείνει ελαστικός καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής μας και να συνεχίσει να ανταποκρίνεται στις περιβαλλοντικές αλλαγές θα μπορούσε να εμπνεύσει νέες έρευνες για θεραπείες για βλάβες του νευρικού συστήματος στους ανθρώπους.
«Η απόκτηση γνώσεων σχετικά με τον υποκείμενο μηχανισμό είναι απαραίτητη αν θέλουμε να κατανοήσουμε τα θεμέλια του αυτοματισμού της κίνησης σε υγιείς ανθρώπους και να χρησιμοποιήσουμε αυτή τη γνώση για να βελτιώσουμε την αποκατάσταση μετά από τραυματισμό του νωτιαίου μυελού» υπογραμμίζει η Takeoka.
Πηγή: oloygeia.gr