Nervceller som sätter takten för rörelse identifierade i ryggmärgen
Forskare vid Karolinska Institutet har i samarbete med kollegor i USA, Grekland och Schweiz upptäckt nervceller i ryggmärgen som är involverade i regleringen av tempot vid gång. Studien publiceras i vetenskapstidskriften Neuron.
När vi går är muskelaktiveringen i benen koordinerad på ett mycket exakt sätt. Samordningen av muskler vid gång kan liknas vid koordineringen av en orkester; på samma sätt som benmusklerna utför koordinerade rörelser spelar grupper av instrument i en orkester i ett samordnat mönster för att skapa musik. Benmusklerna kan utföra koordinerade rörelser i olika hastigheter liknande en orkester som kan spela ett musikstycke snabbare eller långsammare enligt det tempo som dirigenten anger.
Olika sorters nervceller som är inblandade i koordinationen av vänster och höger sida samt olika muskelgrupper har upptäckts i tidigare studier, men nervcellsgrupperna som styr rytmen har gäckat forskarna. I den aktuella studien använde forskarlaget en kombination av tekniker för att urskilja nervcellspopulationer som reglerar rörelsemönstret hos möss. Specifikt undersökte de nervceller som uttrycker en transkriptionsfaktor som kallas Shox2. Genom att inaktivera Shox2-nervcellerna kunde forskaren Kimberly Dougherty och professor Ole Kiehn vid institutionen för neurovetenskap på Karolinska Institutet studera hur den motoriska aktiviteten påverkades i ryggmärgen hos möss.
– Vi förväntade oss att se en förändring i växlingen mellan vänster och höger under gång när vi stängde av Shox2-nervcellerna. Till vår förvåning såg vi inte det utan istället blev den motoriska aktiviteten långsammare, vilket indikerar att åtminstone en del av dessa nervceller är inblandade i regleringen av rytmen, säger Kimberly Dougherty som är förstaförfattare till artikeln.
Baserat på uttrycket av ytterligare en transkriptionsfaktor kunde Shox2-nervcellerna delas in i två grupper; en subpopulation som även uttrycker transkriptionsfaktorn Chx10 och en mindre subpopulation som inte uttrycker Chx10. När forskarna enbart inaktiverade den grupp nervceller som uttrycker både transkriptionsfaktorerna Shox2 och Chx10 skedde ingen förändring i rytmen.
– Vi drar slutsatsen att den mindre subpopulationen av Shox2-nervceller som inte uttrycker transkriptionsfaktorn Chx10 är viktig för att generera rörelserytmen, säger Ole Kiehn.
Studierna i Kiehn lab har finansierats av bland annat Vetenskapsrådet, Europeiska forskningsrådet (ERC), Torsten Söderbergs stiftelse, Ragnar Söderbergs stiftelse samt Karolinska Institutets Distinguished Professor Award respektive StratNeuro. Arbetet har skett i samarbete med forskare vid Columbia University, Biozentrum University of Basel och Academy of Athens.
Publikation
Locomotor rhythm generation linked to the output of spinal shox2 excitatory interneurons.
Dougherty K, Zagoraiou L, Satoh D, Rozani I, Doobar S, Arber S, et al
Neuron 2013 Nov;80(4):920-33