Cell新发现：控制运动的神经元

　　

   

   

图片:小鼠脊髓小脑束神经元。

资料来源:Chalif等人/Cell

一个多世纪以来，科学家们已经知道，虽然发起运动的命令来自大脑，但一旦运动开始，控制运动的神经元位于脊髓内。在1月20日发表在《细胞》(Cell)杂志上的一项研究中，研究人员报告说，他们在小鼠身上发现了一种特殊类型的神经元，它对调节这种类型的运动既必要又足够。这些神经元称为腹侧脊髓小脑束神经元(VSCTs)。

“我们希望我们的发现能为理解像运动这样的复杂行为是如何产生的开辟新的途径，并让我们对控制这种基本行为的机制和生物学原理有新的认识。”这篇论文的资深作者，哥伦比亚大学神经病学病理学和细胞生物学副教授George Mentis说。“我们的发现也有可能为治疗途径带来新思路，无论它们涉及脊髓损伤或影响运动和运动控制的神经退行性疾病的治疗。”

VSCTs在20世纪40年代被发现，但研究人员长期以来一直认为，它们的主要功能是将神经元活动的信息从脊髓传递到小脑。新的研究报告说，相反，它们在发育期间和成年期都控制着运动行为。

“这些发现是一个巨大的惊喜，”Mentis说。“我们研究中的一个关键发现是，除了它们与小脑的连接，这些神经元还与其他通过轴突侧支参与运动行为的脊髓神经元建立连接。”

这项研究采用了几种新颖的实验方法。这项研究的一部分使用了光遗传学技术，利用LED光来调节vsct中选择性表达的某些蛋白质，从而激活或抑制神经元的活性。另一组实验使用了化学遗传学，通过化学化合物激活或抑制人工表达在这些神经元中的合成配体，控制它们的活动。

利用新生小鼠完整的脊髓在培养皿中的功能，研究人员表明，通过光诱发运动行为激活vsct。当VSCT活动被光或药物抑制时，持续的运动行为停止。在成年期，当注射抑制药物抑制VSCT的活动时，自由运动的小鼠停止运动。小鼠的游泳能力也测试了它们的运动行为。小鼠不能游泳，当vsct被沉默时，它们只是在水中漂浮。在所有这些模型和实验中，研究人员证明vsct单独对控制运动活动是必要和充分的——激活它们就足以诱导活动，而抑制它们就足以阻止活动。

Mentis承认，在小鼠身上进行这类研究存在局限性，包括人类是两足动物，而小鼠是四足动物;因此，它们的运动可以用一种不同的方式来调节。但他指出，其他关于小鼠神经退行性疾病和过程的研究已经在人类患者身上进行了临床试验，这表明这些发现也可能适用。

在他们的下一步计划中，该团队计划识别并精确绘制vsct与运动神经元和其他脊髓神经元形成的神经回路。他们还希望找到选择性的遗传标记，发现vsct的潜在亚群，并探索它们在不同运动模式中的作用。最后，他们计划探索在病理和神经退行性疾病的背景下vsct的功能是如何改变的。

文章标题

Control of mammalian locomotion by ventral spinocerebellar tract neurons