مطالعه نشان می دهد که دو نوع مجزا از نورون های مخچه به طور متفاوتی رفتارهای حرکتی و اجتماعی را تنظیم می کنند

مخچه، بخش عمده ای از مغز عقب در همه مهره داران، برای هماهنگی حرکتی، فراگیری زبان و تنظیم رفتارهای اجتماعی و عاطفی مهم است. مطالعه‌ای به رهبری دکتر روی سیلیتو، استاد آسیب‌شناسی و علوم اعصاب در کالج پزشکی بیلور و محقق در موسسه تحقیقات عصبی جان و دان دانکن (دانکن NRI) در بیمارستان کودکان تگزاس، نشان می‌دهد که دو نوع متمایز از نورون‌های مخچه به‌طور متفاوتی حرکت و تنظیم حرکتی را انجام می‌دهند. رفتارهای غیر حرکتی در دوران رشد و بزرگسالی

این مطالعه، منتشر شده در ارتباطات طبیعت، اولین را فراهم می کند in vivo شواهدی که از نقش حیاتی زیرمجموعه خاصی از نورون های گلوتاماترژیک تحریکی در کسب رفتارهای حرکتی و حسی/احساسی حمایت می کند. علاوه بر این، نشان می دهد که نورون های موجود در نواحی مختلف مخچه به طور متفاوتی در رفتارهای حرکتی در مقابل غیرحرکتی در طول رشد و بزرگسالی نقش دارند.

مدارهای مخچه توسط دو نوع اصلی نورون ایجاد می شوند

هسته های مخچه در عمیق ترین لایه مخچه وجود دارند. این هسته ها توسط یک ورقه بافت بسیار پیچیده بیرونی به نام قشر مخچه پوشانده شده اند که شامل بسیاری از انواع دیگر نورون ها در مخچه است. قشر مخچه اطلاعات را از اکثر قسمت های بدن و سایر نواحی مغز دریافت می کند. این ورودی‌ها توسط بسیاری از انواع نورون‌های مخچه و هسته‌های مخچه عمیق – تنها ساختارهای خروجی در مخچه – یکپارچه می‌شوند و سپس آن سیگنال‌ها را به قسمت‌های دیگر مغز ارسال می‌کنند.

در طول رشد، آسیب مخچه در نوزادان نارس اغلب با اختلالات حرکتی، اختلالات زبانی و نقایص اجتماعی همراه است. با این حال، شواهد رو به رشد در بیماران و مدل‌های حیوانی نشان می‌دهد که محل آسیب و شدت نسبی آن، نوع و میزان علائم ناشی از آن را تعیین می‌کند.

کشف عملکرد دو نوع نورون مخچه

دکتر Meike van der Heijden، نویسنده ارشد این مطالعه، “هدف ما از انجام این مطالعه تعیین این بود که آیا نورون های تحریک کننده در قشر مخچه و هسته های مخچه برای ایجاد و حفظ رفتارهای حرکتی و اجتماعی در مراحل رشد و بزرگسالی متفاوت عمل می کنند.” یکی از همکاران در آزمایشگاه Sillitoe در زمان مطالعه، گفت. چندین مطالعه اخیر به نقش‌های مجزا برای انواع مختلف نورون‌های مخچه اشاره کرده‌اند و این یافته‌ها الهام‌بخش ما شد تا بررسی عمیق‌تری انجام دهیم که چگونه انواع نسبتا کمی نورون در مخچه به طیف وسیعی از عملکردهای حرکتی و غیرحرکتی کمک می‌کنند. در این مطالعه، اطلاعات بسیار کمی در مورد چگونگی ایجاد رفتارهای مرتبط با مخچه و اینکه آیا همان زیرگروه های عصبی به طور مساوی در کسب این رفتارهای متنوع نقش دارند، شناخته شده بود.

دکتر ون در هایدن و دانشجوی فارغ التحصیل آزمایشگاه سیلیتو، آلخاندرو جی. ری هیپولیتو، بر دودمان عصبی گلوتاماترژیک تحریکی در مخچه تمرکز کردند، زیرا معمولاً اعتقاد بر این است که این دودمان های عصبی بیشتر رفتارهای مخچه را هدایت می کنند.

تشریح سهم عملکردی این دو دودمان عصبی در کسب رفتارهای مختلف وابسته به مخچه نیاز به استفاده از دستکاری‌های غیرتهاجمی و نوع سلولی خاص در طول توسعه مدار دارد. آنها ترکیبی از ژنتیک متقاطع و پارادایم های رفتاری را به کار گرفتند که به آنها اجازه داد تا به این سوال با دقت و ویژگی بی نظیری در مدل های موش در سنین مختلف رشد بپردازند.

نورون های قشر مخچه رفتارهای اجتماعی را کنترل می کنند در حالی که نورون های هسته مخچه عملکرد حرکتی را تنظیم می کنند.

تیم تحقیقاتی دریافتند که دودمان های تحریک کننده در قشر مخچه و هسته های مخچه در مراحل اولیه پس از تولد با حذف ژنتیکی خاموش می شوند. Vglut2 ژن از Atoh1-بیان نورون‌ها باعث اختلالات شدید در رفتارهای حرکتی و اجتماعی در مراحل اولیه قبل از تولد می‌شود. با این حال، در زمان این Atoh1موش‌های جهش یافته به سن بلوغ می‌رسند، انتقال طبیعی مولکولی منجر به عادی‌سازی عملکرد قشر مخچه می‌شود، که در کمال تعجب با بازیابی رفتارهای اجتماعی و تنها نقص حرکتی خفیف در این موش‌ها مصادف شد. این یافته نشان داد که کمبودهای اجتماعی اولیه و کسب تاخیر در رفتارهای اجتماعی طبیعی در این موش ها به احتمال زیاد به دلیل عادی سازی پیشرونده عملکرد نورون های قشر مخچه است.

برای آزمایش اینکه آیا این فرضیه درست است، آنها انتقال عصبی را از زیر مجموعه ای از نورون های هسته گلوتاماترژیک حذف کردند. Ntsr1-cre راننده. با تکرار همان الگوهای رفتاری، آنها هیچ نقص اجتماعی را مشاهده نکردند اما نقص حرکتی شدیدی را در موش‌های اولیه پس از تولد مشاهده کردند که با افزایش سن کاملاً برطرف شد.

الخاندرو ری هیپولیتو، نویسنده اول، گفت: «با هم، چندین یافته جدید جدید از آزمایش‌های ما پدید آمدند. “اول، ما متعجب شدیم که متوجه شدیم خاموش کردن نورون های تحریک کننده به همه عملکردهای مخچه آسیب نمی رساند. دوم، ما مشاهده کردیم که انتقال عصبی گلوتاماترژیک از نورون های قشر مخچه در مقابل هسته های مخچه، کسب رفتارهای حرکتی و اجتماعی را به طور متفاوت تنظیم می کند – نورون های قشر مخچه کنترل می شود. کسب مهارت های اجتماعی در حالی که هسته های مخچه بر استقرار رفتارهای حرکتی تاثیر می گذارند.در نهایت به نظر می رسد که مغز قادر به جبران برخی، اما نه همه، اختلالاتی است که در مخچه در حال رشد رخ می دهد.

این مطالعه نه تنها منجر به چندین اکتشاف مهم در مورد نقش نورون های مختلف مخچه شده است، بلکه چندین سؤال جالب در مورد نقش نورون های بازدارنده هسته GABAergic در جبران از دست دادن نورون های گلوتاماترژیک تحریکی و بازیابی عملکرد ایجاد کرده است که ما قصد داریم آنها را بررسی کنیم. در آینده. علاوه بر این، این یافته‌ها چندین احتمال هیجان‌انگیز و جدید را برای تنظیم دودمان خاص مخچه برای بازگرداندن عملکردهای حرکتی و غیرحرکتی پس از آسیب مغزی و بیماری ارائه می‌دهند.

دکتر روی سیلیتو، استاد آسیب شناسی و علوم اعصاب، کالج پزشکی بیلور

سایر افراد درگیر در این مطالعه لیندا اچ کیم، دومینیک جی کیزک، راس ام پرز و تائو لین. آنها به کالج پزشکی بیلور و موسسه تحقیقات عصبی جان و دان دانکن وابسته هستند

این کار توسط کالج پزشکی بیلور، بیمارستان کودکان تگزاس، بنیاد هامیل، و مؤسسه ملی اختلالات عصبی و سکته مغزی (NINDS)، یک جایزه پسادکتری از بنیاد تحقیقات پزشکی Dystonia (DMRF) و NINDS، و یک جایزه پسادکتری حمایت شده است. از DMRF تحقیقات گزارش شده در این نشریه توسط مؤسسه ملی بهداشت کودک و توسعه انسانی یونیس کندی شرایور مؤسسه ملی بهداشت برای استفاده از هسته بیماری زایی سلولی و بافتی و در موقعیت هسته هیبریداسیون، بخشی از BCM IDDRC.