新的研究表明，脊髓神经元具有独立于大脑学习和保留信息的能力。脊髓通常被描述为仅在大脑和身体之间传输信号的管道。然而，脊髓实际上可以自行学习和记忆动作。
新的研究表明，脊髓可以独立学习和记忆运动，挑战了对其作用的传统观点，并有可能增强脊髓损伤患者的康复策略。
新的研究表明，脊髓神经元具有独立于大脑学习和保留信息的能力。脊髓通常被描述为仅在大脑和身体之间传输信号的管道。然而，脊髓实际上可以自行学习和记忆动作。
位于鲁汶的法兰德斯神经电子研究中心 (NERF) 的一组研究人员详细介绍了两种不同的神经元群如何使脊髓以完全独立于大脑的方式适应和回忆习得的行为。这些非凡的发现发表在《科学》杂志上，为脊髓回路如何有助于掌握和自动化运动提供了新的线索。这些见解可能对脊柱损伤患者的康复具有重要意义。
脊髓令人费解的可塑性
脊髓通过整合不同来源的感觉信息来调节和微调我们的行动和动作，并且无需大脑的输入即可做到这一点。更重要的是，通过充分的重复练习，脊髓中的神经细胞可以学会自主调整各种任务。然而，脊髓如何实现这种非凡的可塑性几十年来一直困扰着神经科学家。
竹冈绫教授就是这样一位神经科学家。她在法兰德斯神经电子研究中心（NERF，一家由imec、鲁汶大学和 VIB 支持的研究机构）的团队通过探索神经连接的接线方式以及当我们学习时它们如何发挥作用和变化来研究脊髓如何从损伤中恢复。新动作。
“尽管我们从早在 20 世纪初的实验中就有了脊髓内‘学习’的证据，但涉及哪些神经元以及它们如何编码这种学习体验的问题仍然没有答案，”竹冈教授说。
部分问题在于，在没有镇静但清醒且活动的动物中，很难直接测量脊髓中单个神经元的活动。竹冈的团队利用了一种模型，在该模型中，动物在几分钟内训练特定的动作。在此过程中，研究小组发现了脊髓学习的细胞类型特异性机制。
两种特定的神经元细胞类型
为了检查脊髓如何学习，竹冈实验室的博士研究员西蒙·拉沃德和他的同事受到昆虫研究方法的启发，建立了一个实验装置来测量小鼠运动的变化。 “我们评估了六种不同神经元群的贡献，并确定了两组神经元，一组是背侧神经元，一组是腹侧神经元，它们介导运动学习。”
“这两组神经元轮流发挥作用，”拉沃解释道。 “背侧神经元帮助脊髓学习新的运动，而腹侧神经元帮助它记住并稍后执行该运动。”
“你可以将其比作脊髓内的接力赛。背侧神经元就像第一个跑步者，传递学习所需的关键感觉信息。然后，腹侧细胞接过接力棒，确保所学的动作被记住并顺利执行。”
大脑外的学习和记忆
发表在《科学》杂志上的详细结果表明，脊髓中的神经元活动类似于各种经典类型的学习和记忆。进一步阐明这些学习机制至关重要，因为它们可能有助于我们学习和自动化运动的不同方式，并且也可能与康复相关，Aya Takeoka 教授说：“我们描述的回路可以提供方法脊髓有助于运动学习和长期运动记忆，这两者都有助于我们运动，不仅在正常健康情况下，而且特别是在大脑或脊髓损伤恢复期间。”
参考文献：
Simon Lavaud、Charlotte Bichara、Mattia D’Andola、Shu-Hao Yeh 和 Aya Takeoka 所著的“两种抑制性神经元类别控制脊髓感觉运动适应的获取和回忆”，2024 年 4 月 11 日，《科学》。
DOI：10.1126/science.adf6801
该研究（团队）得到了法兰德斯研究基金会 (FWO)、Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA)、台湾-KU Leuven 博士奖学金 (P1040) 和生命之翼脊髓研究基金会的支持。