Les connaissances neuronales révèlent les secrets du mouvement

résumé: Les chercheurs ont fait des progrès dans la compréhension de la manière dont les phasmes contrôlent les muscles de leurs jambes pendant la marche, remettant en question les hypothèses antérieures sur l’activation des motoneurones. Leur étude révèle que les neurones qui activent le muscle dépresseur de la patte du phasme reçoivent une excitation rythmique unique, contrairement aux autres muscles de la jambe.

Cette découverte met en évidence le rôle des générateurs de motifs centraux (CPG) dans la production de mouvements rythmiques et indique que leur influence sur les motoneurones est limitée à chaque groupe de neurones. Cette recherche fait non seulement progresser notre compréhension de la locomotion animale, mais souligne également la complexité des réseaux neuronaux dans la coordination des mouvements de marche.

Faits marquants:

1. L’étude a révélé que les motoneurones dépresseurs des phasmes sont excités de manière rythmique, contrairement au modèle d’activation des autres muscles des jambes.
2. Il a été démontré que les générateurs de motifs centraux (CPG) fournissent une activation spécifique à différents groupes de motoneurones, démystifiant ainsi la théorie de l'effet uniforme.
3. Cette recherche fait progresser nos connaissances sur les bases neuronales de la locomotion, suggérant des mécanismes de contrôle précis pour l’initiation et la stabilisation des phases de marche.

source: Université de Cologne

Dans une nouvelle étude, des scientifiques de l'Université de Cologne ont obtenu de nouvelles connaissances sur le mécanisme d'activation rythmique des cellules nerveuses (neurones) chez les phasmes qui contrôlent les muscles des jambes pendant la marche.

Les chercheurs ont montré que les neurones qui activent le muscle gastrocnémien dépresseur sont excités de manière rythmique, contrairement à ceux des autres muscles des jambes. Jusqu'à présent, on supposait que tous les motoneurones étaient activés de la même manière par les réseaux neuronaux centraux.

L’étude, intitulée « L’entraînement synaptique des réseaux centraux de génération de modèles de motoneurones de pattes d’insectes ambulants est spécifique à la population de motoneurones », a été publiée dans la revue Biologie actuelle.

L'équipe de recherche de l'UCLA étudie les fondements neuronaux de la génération de mouvements chez les animaux, en particulier les activités motrices de base telles que la marche.

À cette fin, l'équipe dirigée par le professeur Ansgar Boschges analyse, entre autres arguments, les insectes, car les exigences du système nerveux concernant la génération et le contrôle des mouvements de marche sont très similaires dans le règne animal.

Chez de nombreux animaux, par exemple, il existe des réseaux dans le système nerveux central qui constituent la base de la génération de schémas d'activité rythmique pour de nombreuses formes de mouvement, qu'il s'agisse d'activités locomotrices rythmiques telles que courir, nager, ramper et voler, ou d'activités végétatives. les fonctions. Comme respirer.

Ces réseaux hautement spécialisés sont appelés générateurs de modèles centraux (CPG). Il génère l'activité motrice rythmique des muscles nécessaires au mouvement en interagissant avec les informations reçues des organes sensoriels et des neurones appelés propriocepteurs ; Les propriocepteurs signalent les mouvements et informent le système nerveux central. En cas de marche, ils tombent sur et dans les pattes de l'insecte.

Pour ce faire, les réseaux activent les motoneurones qui innervent les muscles. Jusqu’à présent, on supposait que ces motoneurones avaient le même effet sur tous les motoneurones qu’ils ciblent.

Dans leur nouvelle étude, Angelina Roth, le Dr Charalambos Mantziaris et le professeur Boschges réfutent cette hypothèse sur l'activité locomotrice des insectes.

Dans leurs expériences, les scientifiques ont activé pharmacologiquement des CPG dans le système nerveux central du phasme. Carausius Maurosus Il a étudié son effet sur les motoneurones qui innervent les muscles de ses jambes.

Ils ont découvert que tous les groupes musculaires des motoneurones des jambes, sauf un, reçoivent une commande identique des réseaux : des signaux inhibiteurs rythmiques provenant des CPG.

Seuls les motoneurones, qui innervent le muscle gastrocnémien dépresseur, sont contrôlés par une impulsion excitatrice phasique. Il est intéressant de noter que le muscle abaisseur du gastrocnémien est exactement le muscle de l’insecte responsable de la posture des jambes dans toutes les conditions de marche, que l’animal court de haut en bas horizontalement, au plafond ou sur une branche.

« L'excitation rythmique, et donc l'activation spécifique de cette population de motoneurones par les CPG, pourrait servir à garantir le timing précis de la contraction du muscle dépresseur et donc le début et la stabilisation de la phase d'appui », a expliqué le professeur Boschges.

Financement : L'étude a été financée par la Fondation allemande pour la recherche (DFG).

A propos de cette actualité de la recherche en neurosciences

auteur: Eva Schiesler
source: Université de Cologne
communication: Eva Schiesler – Université de Cologne
image: Image créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès libre.
« La dynamique synaptique des réseaux centraux générateurs de motifs des motoneurones des pattes d'un insecte marcheur est spécifique à la population de motoneurones.« Par Ansgar Boschges et al. Biologie actuelle

un résumé

La dynamique synaptique des réseaux centraux générateurs de motifs des motoneurones des pattes d'un insecte marcheur est spécifique à la population de motoneurones.

Points forts

• La commande synaptique des réseaux CPG de motoneurones est spécifique
• Les motoneurones du rapporteur, du tissu conjonctif et du levier reçoivent un entraînement inhibiteur phasique
• En exclusivité, les motoneurones dépresseurs reçoivent une excitation phasique

résumé

L'activité motrice rythmique, telle que voler, nager ou marcher, résulte de l'interaction entre les centres supérieurs du système nerveux central, qui lancent, maintiennent et modulent l'activité motrice spécifique à une tâche, et les circuits neuronaux générant des modèles centraux (CPG). ) qui peut générer des sorties motrices rythmiques virtuelles et, enfin, un retour des organes sensoriels qui modulent l'activité motrice de base en fonction.

Dans ce contexte, les CPG fournissent un entraînement synaptique phasique aux motoneurones (MN), soutenant ainsi la génération d'une activité rythmique pour le mouvement.

Nous avons analysé l'impulsion synaptique reçue par les MN des jambes alimentant les trois principales articulations des jambes à partir des CPG dans des préparations pharmacologiquement activées et desmoplastiques de l'insecte Bacillus (Carausius Maurosus). Nous avons montré que les CPG moteurs modélisent l'activité tonique de cinq des six MN des jambes via un entraînement synaptique inhibiteur phasique.

Il s'agit des assemblages MN antagonistes qui alimentent l'articulation thoracique-trochantérienne et l'articulation tibio-fémorale et de l'assemblage releveur MN qui alimente l'articulation coxa-trochantérienne (CTr). En revanche, l'activité rythmique du dépresseur MN alimentant l'articulation CTR s'est avérée dépendre principalement de la pulsion excitatrice phasique.

Cette différence est probablement liée au rôle central du muscle dépresseur dans la posture des jambes, quelle que soit la condition de marche. Ainsi, nos résultats fournissent la preuve de l'existence de mécanismes qualitativement différents pour générer une activité rythmique entre les populations de MN dans le même système moteur.