Передвижение важно для всех животных и основано на тщательно сбалансированном взаимодействии между мышцами и мозгом. Нервные клетки обычно способны как получать, так и генерировать электрические импульсы, которые затем передаются другим нервным клеткам. Нервные клетки, которые контактируют с мышцами, называются мотонейронами, и на протяжении почти столетия они считались пассивными приемниками детальных моторных программ, генерируемых и разрабатываемых сетями нервных клеток в спинном мозге. Согласно этой модели, мотонейроны точно и однонаправленно передают сигналы мышцам.
«Теперь мы обнаружили непредвиденную роль моторных нейронов в разработке окончательной программы моторного поведения», — говорит главный исследователь Абдель Эль Манира из отдела нейробиологии Каролинского института. «Наши неожиданные результаты показывают, что двигательные нейроны ретроградно контролируют функцию опорно-двигательного аппарата через щелевые соединения, так что двигательные нейроны будут напрямую влиять на высвобождение передатчика и рекрутирование вышестоящих возбуждающих интернейронов».Исследование было проведено с использованием рыбок данио, распространенной модели животных в нейробиологических исследованиях, поскольку они прозрачны и относительно легко поддаются генетическим манипуляциям. С помощью комбинации различных методов команда показала, что существует прямая связь через электрические синапсы или щелевые соединения между двигательными нейронами и возбуждающими интернейронами, которые генерируют ритмичные плавательные движения у рыб.
Эти синапсы напрямую соединяют два нейрона и обеспечивают передачу электрических сигналов между этими нейронами. С помощью оптогенетики исследователи выборочно подавили активность мотонейронов и показали, что они оказывают сильное влияние на функцию опорно-двигательного аппарата через щелевые соединения.
«Это исследование представляет собой смену парадигмы, которая приведет к серьезному пересмотру давно устоявшегося взгляда на роль моторных нейронов», — говорит профессор Эль Манира. «Моторные нейроны больше не могут рассматриваться как просто пассивные получатели моторных команд — они являются неотъемлемым компонентом цепей, генерирующих моторное поведение».