Ryby danio kluczowe do zrozumienia rozwoju ludzkiego rdzenia kręgowego

Obserwując ryby danio, naukowcy z Uniwersytetu w Ottawie poznali szczegóły dotyczące rozwoju ludzkiego układu nerwowego. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie "eLife".

- Zrozumienie, w jaki sposób rdzeń kręgowy kontroluje nasze ciało, jest niezbędne do poprawy leczenia zaburzeń ruchowych spowodowanych urazem lub chorobą układu nerwowego. Zbadaliśmy funkcję rdzenia kręgowego u ryb danio, ponieważ one i ssaki mają wiele wspólnych neuronów rdzeniowych. Te słodkowodne ryby są szeroko stosowanym organizmem modelowym w badaniach biomedycznych - powiedział prof. Tuan Bui, jeden z autorów przeprowadzonych badań.

Rdzeń kręgowy to długa, cienka, rurkowata struktura, która rozciąga się od pnia mózgu do dolnej części kręgosłupa. Skrywa się w nim kilka populacji neuronów, które pomagają kontrolować wszystkie mięśnie ciała i koordynować ruchy. Naukowcy nie rozumieją jeszcze roli poszczególnych neuronów i tego, jak one się ze sobą komunikują, ale są coraz bliżej poznania prawdy.

- We wczesnym okresie rozwoju, w rdzeniu kręgowym powstają nowe neurony i nowe połączenia między neuronami rdzeniowymi. U młodych zwierząt, w tym u niemowląt, powstawanie nowych neuronów i tworzenie połączeń neuronalnych zbiega się w czasie ze zdolnością do wykonywania nowych, bardziej zręcznych manewrów w miarę wzrostu i dojrzewania organizmu. Jednym z podejść do zrozumienia, w jaki sposób rdzeń kręgowy kontroluje nasze ciało, jest zbadanie, w jaki sposób nowe neurony i połączenia są odpowiedzialne za zdobywanie nowych ruchów - dodał prof. Tuan Bui.

Naukowcom udało się stworzyć modele rdzenia kręgowego na różnych etapach rozwoju. Przeprowadzone symulacje wykazały, że nabycie umiejętności pływackich u ryb danio zbiegło się w czasie z pojawieniem się specyficznych neuronów. Umożliwiły one rdzeniowi kręgowemu kontrolowanie tempa i czasu trwania nowych ruchów.

- Zidentyfikowaliśmy również wzorce aktywności neuronalnej, które powtarzają się w różnych ruchach. Na przykład, aby wykonać uderzenia ogona, które są naprzemienne po lewej i prawej stronie, neurony po jednej stronie rdzenia kręgowego pobudzają neurony po drugiej stronie. Jednakże ta aktywacja w całym ciele jest precyzyjnie rozłożona w czasie, aby zapewnić każdej stronie wystarczającą ilość czasu na wygenerowanie uderzenia ogona. Te wzorce mogą być obecne w sposobie, w jaki ludzie wykonują czynności lokomotoryczne, takie jak chodzenie i pływanie - podsumował prof. Bui.

Przeprowadzone badania pozwolą zidentyfikować nowe funkcje różnych neuronów w rdzeniu kręgowym i ich związek z przeprowadzanymi ruchami. To z kolei może być przydatne w tworzeniu nowych terapii przywracających ruchy osobom sparaliżowanym.