Les neurones moteurs et la locomotion: encore plus complexes que ce que nous pensions


Les neurones moteurs et la locomotion: encore plus complexes que ce que nous pensions

Recherche révolutionnaire publiée en La nature Cette semaine montre que le rôle des neurones moteurs dans la locomotion est beaucoup plus compliqué que ne l'ont cru auparavant les neuroscientifiques. Classiquement considéré comme un peu plus que des messagers, les neurones moteurs semblent être en mesure de recevoir une promotion.

Une nouvelle recherche démontre que les neurones moteurs sont beaucoup plus importants dans le contrôle de la locomotion que ce qu'on croyait auparavant.

La complexité naturelle du système nerveux est à la fois inspirante et étonnante.

La science éclate lentement les mystères des interactions complexes entre le cerveau, les nerfs, les muscles et le monde dans lequel ils habitent. Le progrès est étape par étape, pouce par pouce, mais, de temps en temps, un saut étonnant est fait.

La présente étude, menée par le Prof. El Manira et son équipe au Karolinska Institutet en Suède, examine de nouveau le rôle des neurones moteurs.

La locomotion est une partie essentielle du répertoire comportemental d'un animal; Sans lui, un animal pourrait, tout à fait littéralement, être un canard assis.

La plupart des humains prennent la locomotion pour acquis. Parce que marcher, sauter et courir, tous ont un degré remarquable de fluidité naturelle, il n'est pas surprenant que nous leur donnions peu de considération sur une base quotidienne.

Notre facilité de locomotion dément sa complexité profonde et impénétrable. Mais, il suffit de regarder la lutte qu'un robot rencontre face à un escalier pour nous rappeler comment les mouvements planifiés peuvent être délicats.

Le rôle traditionnel du neurone moteur

Malgré la complexité impliquée dans la locomotion, la plupart des motifs et des rythmes nécessaires sont stockés dans les circuits de la colonne vertébrale. Le cerveau supérieur doit seulement s'impliquer pour commencer ou arrêter le mouvement, ou pour faire des ajustements si, par exemple, un obstacle apparaît dans son chemin.

Un générateur de motif central dans la colonne vertébrale recueille des signaux provenant de sources multiples (centres sensoriels et supérieurs du cerveau) puis transmet les commandes via les neurones moteurs aux muscles.

Les mouvements sont renvoyés à la moelle épinière, et le cerveau supérieur et les ajustements sont réalisés selon les besoins. Dans ce scénario, le neurone moteur est historiquement considéré comme un messager modeste. Il transborde l'information mais ne modifie pas le texte en cours de route. Cette notion fondamentale du neurone moteur semble changer.

Recherche sur le poisson-zèbre et jonctions à l'écart

L'étude du professeur El Manira a étudié les neurones moteurs du poisson zèbre. Ces poissons tropicaux d'eau douce sont souvent utilisés comme animaux de laboratoire; En fait, ils ont été le premier animal à être clone.

Le poisson zèbre est utile pour la science pour plusieurs raisons: ils sont peu coûteux et faciles à entretenir, leur génome est entièrement cartographié et ses comportements sont bien connus et compris; En outre, les embryons de poissons zèbres sont relativement grands et transparents, et ils sont faciles à modifier génétiquement.

En utilisant une variété de techniques et d'optogenèse (une méthode qui permet aux cellules génétiquement modifiées d'être contrôlées par la lumière), les chercheurs ont réduit sélectivement l'activité des neurones moteurs dans le poisson zèbre. Cela a permis à l'équipe d'observer la fonction du neurone moteur pendant la locomotion en détail.

Un nouveau rôle pour les neurones moteurs

Ce travail sur le poisson zèbre modifié a montré que, plutôt que les neurones moteurs délivrant fidèlement un message inédit de la moelle épinière au muscle, ils jouent un rôle plus détaillé. L'équipe a découvert, à leur grande surprise, que les neurones moteurs exerçaient une influence significative sur l'activité locomotrice via les jonctions d'intersection.

Les jonctions d'écart sont une institution distincte de la synapse plus familière mais, comme des synapses, elles facilitent la communication entre les cellules; Lorsqu'ils sont trouvés dans les nerfs, ils sont également appelés synapses électriques. Une jonction entre lacets relie directement le cytoplasme de deux cellules permettant aux ions, aux molécules ou aux impulsions électriques de se déplacer entre les deux.

Le Prof. El Manira explique les résultats:

Nous avons maintenant découvert un rôle imprévu des neurones moteurs dans l'élaboration du programme final de comportement moteur.

Nos résultats inattendus démontrent que les neurones moteurs contrôlent la fonction du circuit locomoteur de manière rétrograde par des jonctions d'intersection afin que les neurones moteurs influencent directement la libération de l'émetteur et le recrutement d'interneurones excitatrices en amont ".

Plutôt que les informations transmises de manière aveuglée depuis le circuit médullaire aux muscles, les neurones moteurs ont ajouté leur propre couleur aux procédures. L'équipe a constaté que les jonctions interstitielles des neurones moteurs ont activé et recruté les interneurones V2a qui sont vitales pour définir le rythme de la locomotion et son swing gauche-droit.

Il semble un peu banal de déclarer que les manuels devront être réécrits, mais cette découverte est certainement un changement majeur dans notre compréhension du rôle des neurones moteurs. Comme le dit le professeur El Manira:

Cette étude représente un changement de paradigme qui conduira à une révision majeure de la vision longue du rôle des neurones moteurs. Les neurones moteurs ne peuvent plus être considérés comme des destinataires simplement passifs de commandes de moteurs - ils constituent une composante intégrale des circuits générant un comportement moteur ".

Bien que le poisson zèbre soit connu comme des modèles fiables, d'autres recherches dans les animaux supérieurs devront être effectuées avant que les fonctions précises de ce retour neural et l'intégration ne soient complètement révélées.

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