Los conocimientos neuronales revelan los secretos del movimiento

resumen: Los investigadores han avanzado en la comprensión de cómo los insectos palo controlan los músculos de sus piernas mientras caminan, desafiando suposiciones anteriores sobre la activación de las neuronas motoras. Su estudio revela que las neuronas que activan el músculo depresor en la pata del insecto palo reciben una excitación rítmica única, a diferencia de otros músculos de la pierna.

Este hallazgo resalta el papel de los generadores de patrones centrales (GPC) en la producción de movimientos rítmicos e indica que su influencia sobre las neuronas motoras se limita a cada grupo de neuronas. Esta investigación no sólo avanza en nuestra comprensión de la locomoción animal, sino que también subraya la complejidad de las redes neuronales en la coordinación de los movimientos al caminar.

Hechos clave:

1. El estudio encontró que las neuronas motoras depresoras de los insectos palo se excitan rítmicamente, en contraste con el patrón de activación de otros músculos de las piernas.
2. Se ha demostrado que los generadores de patrones centrales (GPC) proporcionan activación específica a diferentes grupos de neuronas motoras, desacreditando la teoría del efecto uniforme.
3. Esta investigación avanza en nuestro conocimiento de las bases neuronales de la locomoción, sugiriendo mecanismos de control precisos para el inicio y la estabilización de las fases de la marcha.

fuente: Universidad de Colonia

En un nuevo estudio, científicos de la Universidad de Colonia han obtenido nuevos conocimientos sobre el mecanismo de activación rítmica de las células nerviosas (neuronas) en insectos palo que controlan los músculos de las piernas al caminar.

Los investigadores demostraron que las neuronas que activan el músculo depresor de la pierna se excitan rítmicamente, a diferencia de las de otros músculos de la pierna. Hasta ahora se suponía que todas las llamadas neuronas motoras se activaban de la misma manera a través de redes neuronales centrales.

El estudio, titulado “El impulso sináptico de redes centrales generadoras de patrones de motoneuronas de patas de insectos andantes es específico de la población de motoneuronas”, se publicó en la revista Biología actual.

El equipo de investigación de la UCLA está investigando las bases neuronales de la generación de movimiento en animales, en particular aquellas actividades motoras básicas como caminar.

Para ello, el equipo dirigido por el Prof. Dr. Ansgar Boschges está analizando insectos, entre otros argumentos, ya que las necesidades del sistema nervioso en cuanto a la generación y el control de los movimientos de la marcha son muy similares en el reino animal.

En muchos animales, por ejemplo, existen redes en el sistema nervioso central que subyacen a la generación de patrones de actividad rítmica para muchas formas de movimiento, ya sea para actividades locomotoras rítmicas como correr, nadar, gatear y volar o para funciones vegetativas. Como respirar.

Estas redes altamente especializadas se denominan generadores de patrones centrales (CPG). Genera la actividad motora rítmica de los músculos para el movimiento al interactuar con la información recibida de los órganos sensoriales y las neuronas llamadas propioceptores; Los propioceptores informan de los movimientos e informan al sistema nervioso central. En el caso de caminar, caen sobre y dentro de las patas del insecto.

Las redes lo hacen activando las llamadas neuronas motoras que inervan los músculos. Hasta ahora se suponía que estas neuronas motoras tenían el mismo efecto en todas las neuronas motoras a las que se dirigían.

En su nuevo estudio, Angelina Roth, el Dr. Charalambos Mantziaris y el profesor Boschges refutan esta suposición sobre la actividad locomotora de los insectos.

En sus experimentos, los científicos activaron farmacológicamente CPG en el sistema nervioso central del insecto palo. Carausio Mauricio Investigó su efecto sobre las neuronas motoras que inervaban los músculos de sus piernas.

Descubrieron que todos los grupos de neuronas motoras de los músculos de las piernas, excepto uno, reciben un impulso idéntico de las redes: señales inhibidoras rítmicas de las CPG.

Sólo las neuronas motoras, que inervan el músculo depresor gastrocnemio, están controladas por el impulso excitador fásico. Curiosamente, el músculo depresor gastrocnemio es exactamente el músculo del insecto responsable de generar la postura de las piernas durante cualquier condición de caminata, independientemente de si el animal corre hacia arriba o hacia abajo horizontalmente, sobre el techo o sobre una rama.

“La excitación rítmica y, por tanto, la activación específica de esta población de neuronas motoras mediante las GPC podrían servir para garantizar el momento preciso de la contracción del músculo depresor y, por tanto, el inicio y la estabilización de la fase de postura”, explicó el profesor Boschges.

Financiación: El estudio fue financiado por la Fundación Alemana de Investigación (DFG).

Acerca de esta noticia de investigación en neurociencia

autor: Eva Schiesler
fuente: Universidad de Colonia
comunicación: Eva Schiesler – Universidad de Colonia
imagen: Imagen acreditada a Neuroscience News.

Búsqueda original: Acceso abierto.
“El impulso sináptico de las redes centrales generadoras de patrones de las motoneuronas de las patas de un insecto andante es específico de la población de motoneuronas.“Por Ansgar Boschges et al. Biología actual

un resumen

El impulso sináptico de las redes centrales generadoras de patrones de las motoneuronas de las patas de un insecto andante es específico de la población de motoneuronas.

Reflejos

• El impulso sináptico de las redes CPG del tallo de motoneuronas es específico del ensamblaje
• Las neuronas motoras del transportador, el tejido conectivo y la palanca reciben un impulso inhibidor fásico.
• Exclusivamente, las neuronas motoras depresoras reciben un impulso excitador fásico.

resumen

La actividad motora rítmica, como volar, nadar o caminar, resulta de la interacción entre los centros superiores del sistema nervioso central, que inician, mantienen y modulan la actividad motora específica de una tarea, y los circuitos neuronales generadores de patrones centrales (CPG). ) que pueden generar salidas motoras rítmicas virtuales y, finalmente, retroalimentación de los órganos sensoriales que modulan la actividad motora básica hacia la función.

En este contexto, las CPG proporcionan un impulso sináptico fásico a las neuronas motoras (MN), apoyando así la generación de actividad rítmica para el movimiento.

Analizamos el impulso sináptico recibido por los MN de las piernas que suministran las tres articulaciones principales de las piernas desde los CPG en preparaciones desmoplásicas y farmacológicamente activadas del insecto palo (Carausio Mauricio). Hemos demostrado que las CPG motoras modelan la actividad tónica de cinco de los MN de seis patas a través del impulso sináptico inhibidor fásico.

Estos son los conjuntos MN antagonistas que inervan la articulación trocantérea torácica y la articulación tibiofemoral y el conjunto MN elevador que inerva la articulación coxatrocantérea (CTr). Por el contrario, se encontró que la actividad rítmica del depresor MN a través de la alimentación de la articulación CTR depende principalmente del impulso excitador fásico.

Esta diferencia probablemente esté relacionada con el papel fundamental del músculo depresor en la generación de la postura de las piernas durante cualquier condición de marcha. Por lo tanto, nuestros resultados proporcionan evidencia de la existencia de mecanismos cualitativamente diferentes para generar actividad rítmica entre poblaciones de MN en el mismo sistema motor.