El centro de comando de movimiento oculto en el cerebro

resumen: Los investigadores han revelado los mecanismos clave en el cerebro que controlan el inicio del movimiento. La región locomotora del mesencéfalo (MLR) del cerebro, una región antigua y conservada en varios vertebrados, desempeña un papel fundamental en el inicio de movimientos como caminar, volar y nadar.

El estudio utilizó la transparencia de los cerebros de las larvas de pez cebra para observar y mapear los circuitos neuronales que conducen al movimiento hacia adelante. Este descubrimiento tiene un enorme potencial para comprender y tratar los déficits motores, como los que se encuentran en los pacientes con enfermedad de Parkinson.

Hechos clave:

1. La región locomotora del mesencéfalo (MLR) del cerebro es vital para iniciar una variedad de movimientos en diferentes vertebrados, desde caminar hasta nadar.
2. Los investigadores han desarrollado un nuevo método que utiliza la transparencia de los cerebros de las larvas del pez cebra para rastrear la propagación de los impulsos nerviosos en las estructuras de movimiento del cerebro.
3. El estudio encontró que la intensidad de la estimulación MLR se correlaciona con la fuerza del movimiento hacia adelante en el pez cebra, lo que puede proporcionar información sobre las transformaciones de la marcha tanto en animales acuáticos como terrestres.

fuente: Instituto del Cerebro de París

Para aquellos que tienen la suerte de caminar normalmente, deambular es un comportamiento tan esperado que difícilmente consideramos que implique procesos complejos y en parte involuntarios.

“Los animales se mueven para explorar su entorno en busca de alimento, para interactuar con otros o simplemente por curiosidad. La percepción de un peligro o un estímulo doloroso también puede activar el reflejo automático de huida”, explica Martín Carbo-Tano, becario postdoctoral en el Instituto del Cerebro de París.

En ambos casos, el inicio del movimiento depende de la activación de las llamadas neuronas reticuloespinales, que forman una red sináptica en la parte posterior del cerebro: el tronco del encéfalo.

Estas células nerviosas transmiten señales nerviosas entre el cerebro y la médula espinal y son esenciales para el control motor de las extremidades y el tronco y la coordinación del movimiento.

En la parte superior de las neuronas reticuloespinales se encuentra la región locomotora mesencefálica (MLR), que también es esencial para la locomoción, ya que su estimulación, en los animales, resulta en la propulsión hacia adelante. Se encuentra en muchos vertebrados, incluidos monos, cobayas, gatos, salamandras e incluso lampreas.

“Debido a que el papel del MLR se conserva en muchas especies de vertebrados, suponemos que se trata de una región antigua en su evolución, esencial para iniciar la marcha, la carrera, el vuelo o la natación”, añade.

“Pero hasta ahora no sabíamos cómo esta región transmite información a las neuronas reticuloespinales, lo que nos ha impedido tener una visión integral de los mecanismos que permiten a las vértebras moverse por sí mismas y, por tanto, señalar posibles anomalías en este fascinante mecanismo. .”

La estación experimental abre sus puertas

Estudiar la iniciación del movimiento es algo difícil: las neuronas en el tronco del encéfalo no son fácilmente accesibles y monitorear su actividad in vivo en un animal en movimiento ha resultado difícil. Para solucionar este problema, Martín Carbo Tanno desarrolló un nuevo método para estimular pequeñas áreas del cerebro.

Junto con Mathilde Lapua, Ph.D. Los investigadores, estudiantes del equipo de Claire Wiart en el Instituto del Cerebro de París, aprovecharon la transparencia del cerebro de las larvas del pez cebra para identificar estructuras implicadas en el movimiento aguas abajo del MLR y seguir la propagación de los impulsos nerviosos.

Este método, inspirado en el trabajo de su colaborador Régan Dubuque en la Universidad de Montreal, les ha permitido realizar muchos descubrimientos notables.

“Hemos observado que las neuronas del área motora del mesencéfalo se estimulan cuando el animal se mueve espontáneamente, pero también en respuesta a un estímulo visual. Se proyectan a través de la protuberancia (la parte central del tronco encefálico) y la médula para activar un subconjunto de neuronas reticuloespinales. neuronas llamadas V2a.” “.

“Estas neuronas controlan los detalles finos del movimiento, como iniciar, detener y cambiar de dirección. ¡En cierto modo, dan instrucciones de dirección!” Investigaciones anteriores en ratones han revelado que las neuronas reticuloespinales controlan la rotación; Martin y Mathilde han descubierto un circuito de control eso estimula el movimiento hacia adelante”.

Cerebro medio, enfoque de intensidad

Para comprender mejor los efectos de este mecanismo en los movimientos de las larvas del pez cebra, los investigadores lo activaron experimentalmente estimulando el área motora del mesencéfalo. Observaron que la duración y la fuerza del movimiento hacia adelante estaban relacionadas con la intensidad del estímulo.

“Los tetrápodos pueden adoptar diferentes formas de caminar, como caminar, trotar o correr. Pero los animales acuáticos también muestran transiciones en la forma de andar”, añade Martín Carbó Tano.

“Creemos que la MLR desempeña un papel en la intensificación de la locomoción, que es lo que observamos en el pez cebra”.

Por primera vez, este trabajo ha permitido mapear los circuitos neuronales implicados en el inicio del movimiento hacia adelante, una función deficiente en pacientes con enfermedad de Parkinson.

Este es un paso esencial para arrojar luz sobre los mecanismos de control motor aguas arriba de la médula espinal. Un día, tal vez sea posible identificar todas las neuronas reticuloespinales y controlarlas una por una para desarrollar un modelo detallado de cómo funciona el movimiento y corregir aquellas que no funcionan correctamente.

Acerca de esta noticia de investigación en neurociencia

autor: María Simón
fuente: Instituto del Cerebro de París
comunicación: Marie Simone – Instituto del Cerebro de París
imagen: Imagen acreditada a Neuroscience News.

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