Ny roll för motoriska nervceller upptäckt
En ny studie som presenteras i tidskriften Nature kan förändra synen på de motoriska nervernas roll. Motoriska nervceller, så kallade motorneuron, som sträcker sig från ryggmärgen ut till muskler och andra organ, har fram tills nu ansetts vara passiva mottagare av signaler från nervcellskretsar i nervsystemet. Nu demonstrerar forskare från Karolinska Institutet en ny, direkt signaleringsväg genom vilken motorneuron påverkar lokomotoriska nervcellskretsar som ansvarar för rytmiska rörelser.
Förmågan att röra sig är livsviktig för alla djur och bygger på ett noga avvägt samspel mellan musklerna och hjärnan. Typiskt för nervceller är att de kan ta emot, och själva utlösa elektriska impulser, som sedan leds vidare till andra nervceller. De nervceller som kontaktar muskler kallas motorneuron. Under mer än hundra år har motorneuron setts som passiva mottagare av de detaljerade motorprogram som skapats och finslipats av nätverk av nervceller i ryggmärgen. Enligt detta synsätt för motorneuron vidare signalerna i en enda riktning, till musklerna, utan att förändra signalerna.
– Vi har nu avslöjat en oförutsedd roll för motorneuron i bearbetningen av det slutliga motorikprogrammet. Våra oväntade fynd visar att motorneuron kan styra lokomotoriska nätverk genom bakåtriktade signaler via speciella förbindelser, så kallade elektriska synapser. Därmed påverkar motorneuron direkt utsöndringen av signalmolekyler och aktiveringen av excitatoriska interneuron i det motoriska nätverket, säger Abdel El Manira vid institutionen för neurovetenskap vid Karolinska Institutet, som har lett studien.
Lätta att manipulera genetiskt
Studien är gjord i zebrafiskar, som är vanliga inom neurobiologisk forskning bland annat för att de är genomskinliga och relativt lätta att manipulera genetiskt. Genom att kombinera flera olika metoder har forskarna bakom studien visat att det finns en direkt förbindelse, via så kallade elektriska synapser eller gap junctions, mellan motorneuron och de excitatoriska interneuron som alstrar rytmiska simrörelser i fiskarna.
Elektriska synapser sammankopplar direkt två celler och genom dessa kan exempelvis joner överföras och leda vidare elektriska nervimpulser. Med hjälp av optogenetik har forskarna hämmat aktiviteten i ett antal motorneuron och på så sätt visat att de har starkt inflytande på de lokomotoriska nätverkens funktion.
– Den här studien representerar ett paradigmskifte som kommer att leda till att synen på motorneuron omvärderas. Motorneuron kan inte längre anses vara bara passiva mottagare av signaler, utan de är en väsentlig komponent i de nervcellskretsar som alstrar motoriskt beteende, säger Abdel El Manira.
Studien har gjorts av Jianren Song, Konstantinos Ampatzis och Rebecka Björnfors tillsammans med Abdel El Manira och finansierats med stöd från Vetenskapsrådet, Karolinska Institutet och Hjärnfonden.
Text: Karin Söderlund Leifler
Publikation
Motor neurons control locomotor circuit function retrogradely via gap junctions
Jianren Song, Konstantinos Ampatzis, E. Rebecka Björnfors, and Abdeljabbar El Manira
Nature, online 13 January 2016, doi: 10.1038/nature16497