美国田纳西州，12月25日（ANI）：肌肉运动是由大脑向运动神经元传递的信号实现的；然而，这些脉冲通常在到达目标之前通过脊髓中间神经元。大脑和这个高度多样化的“总机操作员”细胞群是如何联系在一起的，人们知之甚少。
为了解决这个问题，圣裘德儿童研究医院的研究人员开发了一个全脑图谱，描绘了大脑中向V1中间神经元（一种运动所需的细胞）传递直接输入的区域。由此产生的图谱和相关的三维互动网站为更多地了解神经系统的物理景观以及大脑如何与脊柱交流奠定了基础。研究结果今天发表在《神经元》杂志上
“几十年来，我们已经知道运动系统是一个分布式网络，但最终的输出是通过脊髓，”圣犹达发育神经生物学部门的通讯作者Jay Bikoff博士说。“在那里，你有运动神经元引起肌肉收缩，但运动神经元并不是孤立地起作用。它们的活动是由分子和功能多样化的中间神经元网络塑造的。”
虽然在理解大脑的不同区域如何与运动控制的不同方面相关联方面已经取得了巨大的飞跃，但这些区域如何准确地与脊髓中的特定神经元相连接一直是该领域的盲点。中间神经元很难研究，主要是因为它们有数百种不同的、混杂的品种。
该研究的第一作者之一阿南德·库尔卡尼博士说：“这就像解开一个圣诞彩灯球，只是更具挑战性，因为我们试图解开的是30多亿年进化的结果。”
最近的进展已经证明了分子和发育上不同的中间神经元亚类的存在，但它们在神经通讯中的位置仍然未知。“确定下行运动系统的细胞目标是理解运动和行为的神经控制的基础，”Bikoff说。“我们需要知道大脑是如何传达这些信号的。”
为了解剖连接大脑和脊髓的回路，研究人员使用了一种狂犬病病毒的转基因版本，这种病毒的表面缺失了一种关键蛋白质——糖蛋白。这抑制了病毒在神经元之间传播的能力。
这基本上把病毒困在了它的源头。通过将这种糖蛋白重新引入特定的中间神经元群，病毒可以在再次被卡住之前在突触之间进行一次跳跃。研究人员使用荧光标签来追踪病毒。通过追踪病毒在哪里结束，研究人员可以确定大脑的哪些区域与这些中间神经元相连。
3D地图允许研究人员可视化连接：研究人员将这种方法应用于一类称为V1中间神经元的中间神经元，它们在形成运动输出中起着至关重要的作用。这项工作使他们能够准确地追踪这些中间神经元接收到的多个信号的来源，并将其传回大脑。
Bikoff说：“我们只瞄准V1中间神经元，但这些神经元实际上是一组高度异质的神经元，所以我们想，‘让我们尽可能多地瞄准V1，看看它们投射了什么。’”
研究人员转向连续双光子断层扫描来可视化这些神经元，并生成三维参考图谱。这项技术绘制了数百微米厚的大脑切片，以显示荧光标记的神经元。该图谱使研究人员能够准确预测连接不同大脑结构与脊髓及其相互作用的中间神经元的网络。
确定这些结构如何与脊髓连接，使研究人员能够进一步研究控制运动的神经回路，同时附带的网络地图集将确保所有人都能免费获取这些数据。Bikoff解释说：“我们从行为的角度理解了一些被识别的大脑区域的作用，但我们现在可以对这些影响是如何被调节的以及V1中间神经元的作用做出假设。”这将是一个非常有用的领域，作为一个假设生成引擎。”(ANI)
