Urazy rdzenia kręgowego lub udary mózgu skutkują niekiedy paraliżem. Naukowcy od lat starają się opracować metodę, która mogłaby przywrócić osobom sparaliżowanym pełną władzę w rękach i nogach. Być może kluczowe okażą się tu badania prowadzone przez Uniwersytet Niigata w Japonii we współpracy z Centrum Medycznym Szpitala Dziecięcego w Cincinnati, w USA.
Czynności takie jak chwytanie, choć wydają się pozornie proste, angażują wiele ośrodków mózgu, wymagają bowiem precyzyjnej koordynacji i sprawnego przetwarzania informacji o wrażeniach zmysłowych i wykonywanych ruchach. Wszystkie te dane przekazywane są za pomocą dróg nerwowych w rdzeniu kręgowym. Obecnie jednak wiedza na temat tych specyficznych korowo-rdzeniowych obwodów nerwowych jest niewielka.
Dr Yutaka Yoshida wraz ze współpracownikami zastosowali metody genetyczne, aby dokładnie przeanalizować organizację i funkcje neuronów korowo-rdzeniowych u myszy. Tworzą one połączenia podobne jak u ludzi, wychodzące z kory mózgu i prowadzące przez jądro ogoniaste i rdzeń kręgowy, gdzie tworzą dodatkowe synapsy. Zespół dr. Yoshidy opracował mapę tych neuronów, które są zaangażowane w kontrolę kończyn przednich, wraz z odbieraniem bodźców czuciowych. Udało się również zidentyfikować specyficzne neurony kontrolujące wykonywanie poszczególnych ruchów. Naukowcy wykazali też, że przekazywanie impulsów nerwowych w celu wywołania ruchu możliwe jest jedynie wówczas, gdy neurony wytwarzają pewien czynnik transkrypcyjne nazywany Chx10. Zahamowanie jego wytwarzania w odcinku szyjnym rdzenia kręgowego znacznie utrudniło zwierzętom sięganie po pożywienie. Ponadto, zauważono, że uniemożliwia to myszom przyswajanie nowych sposobów wykonywania różnych czynności.
Neurony korowo-rdzeniowe kory czuciowej nie łączą się jednak, w przeciwieństwie do tych pochodzących z kory ruchowej, bezpośrednio z interneruronami przeruchowymi. Preferencyjnie tworzą one synapsy z interneuronami kręgosłupa, w których następuje ekspresja genu Vglut3. Zaobserwowano, że deficyty w zakresie zdolności do chwytania i wypuszczania przedmiotów powodowane mogą być także przez przez hamowanie w obrębie tego samego odcinka rdzenia kręgowego ekspresji tego właśnie genu. Zarówno zmiany w obrębie kory czuciowej, jak i w ekspresji Vglut3 skutkowało osłabieniem ruchów związanych z uwalnianiem przedmiotów oraz w innych zadaniach zorientowanych na cel.
Dr Yoshida mówi: “Mapa opracowana w tym badaniu pozwoli nam dowiedzieć się, które połączenia między neuronami rdzenia kręgowego i korowo-rdzeniowymi są dobrym celem jeśli chodzi o naprawę i przywracanie zdolności do wykonywania ruchów dowolnych. Konieczne są dalsze badania, zanim możliwe będzie leczenie ludzi, ale te informacje w przyszłości bardzo pomogą ustalać strategię działania.”
Bardzo istotna jest także wiedza o tym, że neurony z ośrodków sensorycznych i motorycznych biorą udział w kontroli ruchów poprzez odmienne interneurony zlokalizowane w obrębie rdzenia kręgowego. Wprawdzie zastosowanie tej wiedzy w praktyce do leczenia ludzi będzie możliwe dopiero za wiele lat, ale naukowcy z zespołu dr. Yoshidy wierzą, że w przyszłości możliwe będzie zrekonstruowanie tych specyficznych obwodów nerwowych i przywrócenia pełni kontroli motorycznej.
