Quando sua medula espinhal assume o controle

Quando sua medula espinhal assume o controle

Pesquisadores de Salk descobrem neurônios da medula espinhal que inibem a entrada de distração para se concentrar na tarefa em questão

LA JOLLA - Pensamos em nosso cérebro como o mentor de todas as nossas ações, mas uma quantidade surpreendente de informações relacionadas ao movimento é processada por nossa medula espinhal.

Agora, os cientistas do Salk Institute resolveram um mistério de longa data sobre como nossa medula espinhal sabe quando prestar atenção a certas informações e quando ignorá-las como uma distração da tarefa em questão.

A obra, publicada na revista Neurônio em 7 de dezembro de 2017, revela que neurônios específicos chamados RORbeta (RORβ) os interneurônios inibem a transmissão de informações sensoriais potencialmente perturbadoras durante a caminhada, a fim de promover uma marcha fluida. A pesquisa ilustra um alto nível de sofisticação no processamento de informações da medula espinhal.

“Esta pesquisa fornece uma noção de como o sistema nervoso lida com os diferentes tipos de informação que chega até ele e como ele usa essa informação de uma forma que seja relevante para o que realmente está fazendo no momento”, diz martyn goulding, professor do Laboratório de Neurobiologia Molecular de Salk. "Sua medula espinhal é incrivelmente inteligente."

Quando nos movemos, os circuitos motores da medula espinhal são constantemente bombardeados por informações provenientes de receptores sensoriais na pele e nos músculos, informando a esses circuitos o que nossos membros estão fazendo ou como é o solo sob os pés. Esta informação é crítica para ações como caminhar ou ficar parado. Muitas vezes estas acções estão em conflito umas com as outras, por isso uma grande questão na neurociência tem sido como a nossa medula espinal “bloquea” ou trafega diferentes tipos de informação sensorial que podem causar acções contraditórias, para garantir que cada movimento é executado correctamente.

A equipe de Goulding descobriu que um conjunto especial de neurônios do "intermediário" (interneurônios) inibe informações sensoriais conflitantes que vêm principalmente dos músculos para evitar que desencadeiem respostas nos neurônios motores que levariam a ações conflitantes. Este tipo de inibição é denominado inibição pré-sináptica, porque ocorre antes que o sinal passe através da lacuna sináptica para os neurônios do outro lado.

A equipe foi levada a explorar esses neurônios por experimentos anteriores de outros pesquisadores que haviam mutado o RORβ gene e descobriu que camundongos com a mutação tinham uma marcha anormal semelhante à de um pato. Mas porque RORβ, uma proteína reguladora conhecida como fator de transcrição, é expressa por células do cérebro e em diferentes partes da medula espinhal, não estava claro qual local era responsável pela marcha do pato.

O laboratório Goulding realizou uma série de experimentos para isolar a localização do defeito usando estratégias genéticas e moleculares para desativar o RORβ gene em vários tipos de neurônios e pergunte o que acontece. A marcha de pato só apareceu quando eles inativaram o RORβ células inibitórias na medula espinhal dorsal.

As células da medula espinhal dorsal (a parte de trás) recebem informações sensoriais do corpo e depois as transmitem aos neurônios na parte ventral da medula espinhal (a parte da frente) que geram movimentos coordenados. Em camundongos que não tinham ROR funcionalβ Os interneurônios, os neurônios motores que fazem com que seus membros se flexionem, permaneceram ativos, fazendo com que sua marcha se tornasse semelhante a um pato e anormal. Isso significa que RORβ os interneurônios estão bloqueando - inibindo - informações sensoriais irrelevantes que interfeririam no padrão normal de passos. Quando RORβ está presente, cada passo é um movimento suave e fluido, mas quando ausente, as pernas ficam excessivamente flexionadas (curvadas) e cada passo é desajeitado. Em humanos, isso seria semelhante ao seu joelho continuar dobrado por muito tempo a cada passo.

“Acho que o que é realmente emocionante neste projeto é que conseguimos isolar e descrever este circuito muito local e muito específico, que só está ativo durante a etapa”, diz Stephanie Koch, pesquisadora associada da Salk e primeira autora do artigo.

Esses resultados se somam a outros trabalhos do laboratório que examinam como interneurônios específicos na medula espinhal são responsáveis ​​por ativar o toque leve, e livrar-se deles causa hipersensibilidade e coceira crônica. Ratos com essa mutação podiam andar perfeitamente, mas se coçavam excessivamente. Juntas, essas descobertas apoiam a ideia de que existem populações dedicadas de interneurônios inibitórios no sistema nervoso que desligam seletivamente certos tipos de informações que chegam quando não são relevantes para a tarefa em questão (por exemplo, andar suavemente e não se coçar quando não há nada tocando levemente). você).

“Estamos tentando entender como funciona fundamentalmente o sistema nervoso”, diz Goulding, que ocupa a cátedra Frederick W. e Joanna J. Mitchell na Salk. "Depois de entender isso, você pode começar a examinar as questões médicas ou clínicas relacionadas a isso."

Outros autores incluíram Marta Garcia Del Barrio, Antoine Dalet, Graziana Gatto e Jingming Zhang de Salk; Thomas Günther e Roland Schüle da Universidade de Freiburg; Barbara Seidler do Centro Alemão de Pesquisa do Câncer; e Dieter Saur da Universidade Técnica de Munique.

O trabalho foi financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde, pelo Sétimo Programa-Quadro da União Europeia, pela Organização Europeia de Biologia Molecular e pelo Conselho Europeu de Investigação.