09:47 2023-04-01
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ După leziunea măduvei spinării, simțul kinestezic ajută la restabilirea mișcării, sugerează modelul
_ După leziunea măduvei spinării , simțul kinestezic ajută la restabilirea mișcării, sugerează modelul
De aproape 50 de ani, un pește fără fălci numit lampredă a interesat oamenii de știință datorită capacității sale remarcabile de a se recupera după leziunile măduvei spinării. Un nou studiu dezvăluie o posibilă tehnică pe care o pot folosi lampreile pentru a înota din nou, în ciuda regenerării neuronale rare.
Christina Hamlet de la Universitatea Bucknell și colaboratori, inclusiv Jennifer R. Morgan de la Marine Biological Laboratory (MBL), a folosit un model matematic pentru a demonstra modul în care lampreele pot folosi feedback-ul de detectare a corpului pentru a-și recâștiga abilitățile de înot după leziuni ale coloanei vertebrale. Studiul ar putea inspira noi abordări terapeutice la oameni sau algoritmi de locomoție în roboții moi. Lucrarea este publicată în Proceedings of the National Academy of Sciences.
„Concluzia lucrării este că, chiar și în absența unei comenzi descendente în acea leziune [coloanei vertebrale], puteți stimula feedback-ul senzorial și puteți restabili locomoție”, a spus Morgan, om de știință principal al MBL și director al Centrului Eugene Bell pentru biologie regenerativă și inginerie tisulară din cadrul MBL.
Spre deosebire de oameni și alte mamifere, lampredele se recuperează rapid și aproape complet chiar și după leziuni severe de mai sus. măduva spinării. Morgan a descoperit anterior că, deși regenerarea neuronală ajută la recuperarea la lamprede, ea nu spune întreaga poveste. Doar un mic procent din neuroni și conexiunile neuronale sunt restabilite printr-o leziune a coloanei vertebrale, așa că trebuie să folosească un alt mecanism.
„Am avut toate aceste întrebări despre cum ar putea funcționa asta. Cum ați putea obține un sistem nervos funcțional cu câteva conexiuni mici și rare? a întrebat Morgan.
Oamenii de știință au emis ipoteza că lampredele ar putea folosi feedback-ul de detectare a corpului (numit propriocepție sau kinestezie) pentru a-și ghida mișcările în plus față de conexiunile neuronale descendente din măduva spinării. Morgan a contactat pentru a discuta acest lucru cu un vechi prieten de-al ei de la MBL, Eric Tytell, profesor asociat de biologie la Universitatea Tufts și fost investigator al MBL Whitman Center. Eric colabora deja cu Lisa Fauci, profesor de matematică la Universitatea Tulane, și Christina Hamlet, care a fost co-mentorat postdoctorat la Tulane.
Tytell, Fauci și Hamlet foloseau modele matematice pentru a imita mișcarea în lamprede. Ei au făcut echipă pentru „a vedea dacă am putea modela unele dintre efectele feedback-ului senzorial asupra comportamentului înotului la lamprede”, a spus Hamlet, care este în prezent profesor asistent de matematică la Universitatea Bucknell.
Echipa a început să joace. în jur, cu diferite scenarii de lampree afectate de coloană vertebrală - inclusiv cele plauzibile din punct de vedere biologic și neplauzibile - toate acestea presupunând nicio regenerare neuronală la nivelul leziunii măduvei spinării. Aceasta este utilitatea modelării, a spus Hamlet, „Putem sparge lucruri pe care nu le poți sparge în biologie”. Modelul a luat în considerare curbele și întinderea creată în corp deasupra leziunii și a trimis acele informații către restul corpului prin mușchi, nu prin măduva spinării.
Chiar și cu o cantitate moderată de feedback senzorial. , modelele au arătat o recuperare surprinzătoare a modelelor de înot în modelele plauzibile din punct de vedere biologic. Feedback senzorial mai puternic a dus la o îmbunătățire și mai mare.
Deoarece lampreele își cresc din nou neuronii după o leziune și, prin urmare, au comanda descendentă de la creier pentru a conduce mișcarea, ar putea avea nevoie de și mai puțin feedback senzorial decât modelul. . Echipa speră să adauge regenerarea neuronală în model și să testeze modul în care aceasta afectează mișcarea și interacționează cu feedback-ul senzorial.
„Dacă aveți un model de calcul bun, puteți trece prin atât de multe scenarii de manipulări decât este. practic cu experimentarea”, a spus Morgan.
Echipa speră că acest studiu și cercetările viitoare vor contribui la terapii pentru oamenii cu leziuni ale coloanei vertebrale și boli care afectează mișcarea. Interfețele creierului-mașină și dispozitivele de stimulare încep să încorporeze feedback-ul de detectare a corpului pentru a crea mișcări mai fine după răni, iar această cercetare ar putea informa cantitatea și tipul de feedback de care au nevoie oamenii.
„Dacă ești un animal, cum ar fi. o lampredă care [se revine] spontan sau un om căruia i se administrează un medicament sau un dispozitiv de stimulare electrică, ajungând la punctul în care aveți câteva lucruri la locul potrivit și apoi reutilizați ceea ce există deja ar trebui să fie mai realizabil decât încercarea de a recapitulează modelul original identic al conexiunilor sinaptice și al creșterii”, a spus Morgan.
Comentarii:
Adauga Comentariu