La locomoción, o moverse de un lugar a otro, es uno de los movimientos más fundamentales que realizamos. Lo hacemos cuando queremos o lo necesitamos, y es una secuencia compleja desde el inicio del primer paso hasta la detención cuando llegamosnuestro objetivo. Al mismo tiempo, la locomoción se ejecuta a diferentes velocidades para regular qué tan rápido viajamos de un lugar a otro, dependiendo del propósito que nos impulse.
Ahora, un nuevo estudio de la revista científica Naturaleza por los investigadores Vittorio Caggiano, Roberto Leiras, Haizea Goñi-Erro y sus colegas, junto con el profesor Ole Kiehn, que lideran el estudio, muestran que dos regiones en el cerebro medio juegan un papel específico en el control de la selección de locomoción en ratones dependiente del inicio, la velocidad y el contexto.Se llaman núcleo cuneiforme o CnF y núcleo pedunculopontino o PPN.
"Encontramos que las neuronas en PPN y CnF pueden iniciar la locomoción y que la actividad en estas áreas contribuye al mantenimiento y la regulación de la velocidad de la locomoción más lenta. Sin embargo, solo el CnF es capaz de provocar la actividad locomotora de escape a alta velocidad. En contraste, la actividad en las neuronas PPN favorece la locomoción exploratoria lenta ", dice el profesor Ole Kiehn Departamento de Neurociencia, UCPH.
Si bien la coordinación precisa de los movimientos locomotores está controlada por los circuitos neuronales en la médula espinal, el control episódico de la locomoción se atribuye a las señales descendentes del tronco encefálico que activan los circuitos neuronales en la médula espinal.
Los circuitos del mesencéfalo son complejos y contienen neuronas de muchos tipos diferentes, aunque los principales actores son las llamadas neuronas glutamatérgicas.
Los investigadores han utilizado una serie de técnicas avanzadas, incluida la optogenética, para estudiar qué tipos de neuronas están involucradas y la ubicación de las redes neuronales. Mediante el uso de drogas ligeras y de diseño, han podido activar o inactivar grupos seleccionados de nervioscélulas y luego estudian cómo esto afecta la producción locomotora en ratones.
Los investigadores identifican poblaciones de 'neuronas de inicio' y muestran, por primera vez, cómo las dos regiones del cerebro medio pueden actuar tanto en común como por separado para controlar la velocidad y seleccionar comportamientos locomotores dependientes del contexto.
"Al identificar las neuronas del 'inicio' del mesencéfalo, complementamos un estudio previo en el que encontramos 'detener las células' en el tronco encefálico que detienen la locomoción. Juntas, las células de inicio y detención definen la naturaleza episódica de la locomoción", dice Ole Kiehn.
El estudio abre nuevos caminos en el control locomotor y es importante para comprender la función cerebral normal en ratones. Y los autores creen que los resultados también podrían beneficiar a los humanos con locomoción discapacitada.
"En la enfermedad de Parkinson que afecta los ganglios basales, una de las principales fuentes de entrada al PPN, las alteraciones de la marcha y la congelación de la marcha son muy pronunciadas. Al implantar electrodos finos en el cerebro, una técnica llamada estimulación cerebral profundaque ya se usa para tratar algunos síntomas de la enfermedad de Parkinson: los circuitos en CnF o PPN ahora pueden ser dirigidos con nueva precisión y utilizados para aumentar las capacidades locomotoras. También se pueden intentar enfoques similares después del daño a la médula espinal, donde el inicio dela locomoción se ve fuertemente afectada ", dice Ole Kiehn.
La investigación financiada por ERC Advanced Grant LocomotorIntegration, Novo Nordisk Foundation Laureate Award, NINDS y The Swedish Research Council.
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Materiales proporcionados por Universidad de Copenhague, Facultad de Ciencias Médicas y de Salud . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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