Los investigadores que intentan ayudar a las personas que sufren parálisis después de una lesión de la médula espinal o un derrame cerebral mapearon conexiones nerviosas críticas de cerebro a médula espinal que impulsan el movimiento voluntario en las extremidades anteriores, un desarrollo que, según los científicos, les permite comenzar a buscar estrategias de reparación específicas.
El estudio realizado por Yutaka Yoshida, PhD, y sus colegas del Centro Médico del Hospital Infantil de Cincinnati es un paso importante hacia la rehabilitación de los circuitos motores para ayudar a la función motora a recuperarse después de una lesión o enfermedad que daña el sistema nervioso central, informan los científicos Informes de celda .
"El mapa descrito en este estudio debería permitirnos explorar qué conexiones interneuronas corticoespinales-espinales son buenos objetivos para la reparación y restauración del movimiento voluntario", dice Yoshida, investigador principal de la División de Biología del Desarrollo. "Se necesita más investigación antes delas terapias humanas son posibles, pero esta información es muy útil para futuras estrategias de reparación. Ahora sabemos qué circuitos deben repararse ".
Los científicos dijeron que tomará años para un trabajo de investigación adicional para que los hallazgos actuales sean terapéuticamente relevantes. Yoshida y sus colegas están llevando a cabo nuevos estudios para construir sobre la arquitectura neuronal básica identificada en el estudio actual. Quieren llegar a un punto donde estos circuitospuede ser reconstruido para estimular la recuperación de la función motora de las lesiones del sistema nervioso central.
Esquemas corticoespinales
Poco se sabe acerca de cómo la red corticoespinal de conexiones nerviosas entre el cerebro y la médula espinal se organizan y funcionan juntas. Las tareas aparentemente simples como alcanzar o agarrar requieren una coordinación precisa entre la información sensorial y motora transmitida a través de estas conexiones coordinadas, de acuerdo coninvestigadores.
Para mapear esta conectividad en el estudio actual, los científicos estudian estos circuitos en ratones de laboratorio, aprovechando conexiones corticoespinales similares en primates, gatos y roedores.
Trabajando inicialmente a partir de estudios anteriores de su equipo de investigación y otros, Yoshida y sus colegas pudieron rastrear las conexiones corticoespinales desde la corteza cerebral del cerebro cerca de la parte superior de la cabeza hasta la médula espinal. También rastrearon la organización y función de los circuitos corticoespinalesusando la genética del ratón y un rastreador viral un virus de la rabia desarmado que permitió a los investigadores resaltar y capturar imágenes de estos enlaces.
Las conexiones rastrean a través de lo que se llama la cápsula interna del cerebro, luego llegan a la médula caudal del cerebro justo por encima de la médula espinal. Desde allí ingresan a la médula espinal, se entrecruzan profundamente dentro de la columna vertebral mientras continúan sobresaliendo hacia abajo y haciendoconexiones adicionales.
Yoshida dijo que su equipo pudo desarrollar un mapa de neuronas corticoespinales que controlan la extremidad anterior y los impulsos nerviosos sensoriales. También identificaron neuronas específicas que controlan diferentes movimientos hábiles.
En estas áreas, los científicos muestran cómo las fibras nerviosas se conectan a ciertas interneuronas premotoras y transmiten impulsos entre neuronas para desencadenar movimientos hábiles. Esto incluye fibras nerviosas que expresan un factor de transcripción llamado Chx10 un gen regulador que instruye a otros genes a activarseo apagado para iniciar funciones biológicas.
Chx10 está relacionado con la función del sistema nervioso en otras partes del cuerpo, incluidos los ojos. Cuando los investigadores silenciaron Chx10 solo en la médula espinal cervical, obstaculizó la capacidad de los animales para alcanzar la comida.
La importancia de la detección
Los investigadores también destacaron las conexiones de las neuronas corticoespinales en la corteza sensorial de la extremidad anterior, que controlan la capacidad de los animales para sentir y convertir los estímulos externos en impulsos eléctricos. Dijeron que en contraste con las neuronas corticoespinales en la corteza motora que activan directamente ciertasmovimiento experto, las neuronas corticoespinales en la corteza sensorial no se conectan directamente a las neuronas premotoras, sino que se conectan directamente a otras interneuronas espinales que expresan un gen llamado Vglut3.
Esto es importante porque cuando el científico inhibió las neuronas que expresan Vglut3 en la médula espinal cervical, también causó déficits en la capacidad de los animales para agarrar y liberar gránulos de comida, así como otras tareas orientadas a objetivos.
Los colaboradores clave en este estudio incluyen científicos de la Investigación Precursora de Ciencia y Tecnología Embrionaria PRESTO de la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón, el Instituto de Investigación del Cerebro de la Universidad de Niigata en Japón y el Centro Médico de la Universidad de Cincinnati.
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Materiales proporcionado por Centro médico del Hospital de Niños de Cincinnati . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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