您的脊髓可以在沒(méi)有大腦輸入的情況下學(xué)習(xí)和回憶，我們終于知道如何了

沒(méi)有頭，許多昆蟲會(huì)繼續(xù)踢腿和抽搐，直到最后，耗盡所有生命，它們的運(yùn)動(dòng)完全停止。

一段時(shí)間以來(lái)，科學(xué)家們已經(jīng)知道脊髓能夠執(zhí)行肢體運(yùn)動(dòng)，而不是反射性抽搐運(yùn)動(dòng)，甚至適應(yīng)點(diǎn)以避免不愉快的刺激。

它的神經(jīng)元如何在沒(méi)有大腦同意的情況下“學(xué)習(xí)”新的反應(yīng)，這一點(diǎn)從來(lái)都不清楚。

比利時(shí)佛蘭德斯VIB-神經(jīng)電子研究的研究人員對(duì)轉(zhuǎn)基因小鼠進(jìn)行的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，脊神經(jīng)中表達(dá)的特定基因在記憶對(duì)潛在威脅的反應(yīng)方面的作用。

“這些結(jié)果不僅挑戰(zhàn)了運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)和記憶僅限于大腦回路的普遍觀念，而且我們表明我們可以操縱脊髓運(yùn)動(dòng)回憶，這對(duì)旨在改善脊髓損傷后恢復(fù)的療法具有重要意義。說(shuō)神經(jīng)學(xué)家和高級(jí)研究員 Aya Takeoka。

雖然大腦對(duì)大多數(shù)形式的運(yùn)動(dòng)有最終的呼喚權(quán)，但脊髓不僅僅是神經(jīng)信號(hào)的簡(jiǎn)單高速公路。它包含遺傳上多樣化的神經(jīng)元群體，能夠隨著個(gè)體的發(fā)育而塑造以滿足個(gè)人運(yùn)動(dòng)或從疼痛中撤退的需要。

盡管器官很復(fù)雜，但脊髓中的神經(jīng)可以大致分為兩大類——攜帶感覺(jué)信息的神經(jīng)，稱為背神經(jīng)元，以及控制運(yùn)動(dòng)反應(yīng)的組織，稱為腹側(cè)神經(jīng)元。

在每一類中，抑制性神經(jīng)元充當(dāng)繁榮門，代表大腦微調(diào)和協(xié)調(diào)感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)。

這些不同分類的脊髓組織如何在神經(jīng)鎖定到位后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)協(xié)同工作以學(xué)習(xí)新的反應(yīng)，一直是神經(jīng)學(xué)家尋求幫助受損神經(jīng)恢復(fù)方法的緊迫問(wèn)題。

Takeoka和她的團(tuán)隊(duì)將具有橫斷脊髓的小鼠放在安全帶中，這些安全帶將后肢懸掛在空中，使它們能夠自由移動(dòng)。他們的大腦沒(méi)有從后腿發(fā)送和接收信號(hào)，所有的反應(yīng)都留給了他們的脊神經(jīng)。

通過(guò)用溫和的電流刺激測(cè)試動(dòng)物的腳 - 一個(gè)在隨機(jī)時(shí)間，另一個(gè)僅在對(duì)一定量的腿下垂做出反應(yīng) - 研究人員能夠測(cè)試脊髓是否可以學(xué)會(huì)如何對(duì)負(fù)面刺激做出反應(yīng)。

隨著一只老鼠學(xué)會(huì)拉起后腿，研究小組在一天后為每只老鼠交換了角色，這表明習(xí)得的反應(yīng)不是短期適應(yīng)。神經(jīng)真的學(xué)會(huì)了一個(gè)新把戲。

然后，研究小組使用六種不同種類的轉(zhuǎn)基因小鼠來(lái)挑選出保留脊神經(jīng)電擊記憶的可能機(jī)制。

他們逐一排除了不同類型的遺傳上不同的神經(jīng)細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)了那些在脊髓頂部神經(jīng)受阻的神經(jīng)細(xì)胞，尤其是那些缺乏功能性的神經(jīng)細(xì)胞聚酰胺（Ptf1a）基因，無(wú)法適應(yīng)沖擊。在那些已經(jīng)適應(yīng)的人中，禁用聚酰胺（Ptf1a）并沒(méi)有逆轉(zhuǎn)他們所學(xué)到的東西。

但是關(guān)閉編碼同源盒蛋白的第二個(gè)基因 engrailed-1 （EN1基因）在脊髓下部的腹側(cè)神經(jīng)中有效地使適應(yīng)的小鼠在一天后的后續(xù)測(cè)試中“忘記”如何應(yīng)對(duì)電擊。另一方面，人為地刺激這些神經(jīng)，恢復(fù)了他們回憶反射的能力。

從醫(yī)學(xué)的角度來(lái)看，了解我們的脊髓如何在一生中保持可塑性并繼續(xù)對(duì)環(huán)境變化做出反應(yīng)，可以激發(fā)對(duì)人類神經(jīng)系統(tǒng)損傷治療的新研究。

“如果我們想了解健康人運(yùn)動(dòng)自動(dòng)性的基礎(chǔ)，并利用這些知識(shí)來(lái)改善脊髓損傷后的恢復(fù)，那么深入了解潛在機(jī)制至關(guān)重要，”說(shuō)竹岡。

這項(xiàng)研究發(fā)表在科學(xué)進(jìn)展.

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