Kręgosłupowa sieć lokomotoryczna

Sieć lokomotoryczna kręgosłupa lub w języku angielskim centralny generator wzorców (CPG) to sieć neuronów zlokalizowanych w rdzeniu kręgowym odpowiedzialnych za lokomocję . Osobliwością tej sieci jest to, że może ona działać autonomicznie, niezależnie od odgórnych poleceń i sensorycznej informacji zwrotnej. Po aktywacji przez korę ruchową lub inne obszary nadrdzeniowe, takie jak śródmózgowiowy region lokomotoryczny (MLR), sieć ta może samodzielnie generować aktywność lokomotoryczną.

Historyczny

U minoga

Minóg jest prymitywny wodnych kręgowców pozbawione parami żeber, które przesuwa się falisty. Jego ciało składa się z segmentów mięśni zwanych miotomami.

Rdzeniowe sieci lokomotoryczne minoga składają się z sieci pobudzających glutaminergicznych i hamujących interneuronów glicynergicznych . Te interneurony na przemian aktywują lewy i prawy neuron ruchowy w półodcinkach mięśni, powodując tętnienie.

Lamprey rdzenia sieci ruchowej są aktywowane przez wyspecjalizowane nadrdzeniowych struktur nerwów, w tym reticulospinal (RS) komórek reprezentujących główne opadający nadrdzeniowych sygnalizacyjną. Komórki te są aktywowane przez informacje sensoryczne, po aktywacji komórki te wytwarzają trwałą depolaryzację o różnym czasie trwania, umożliwiającą wyzwolenie ruchu.

Ta informacja sensoryczna pozwala na dostosowanie lokomocji do warunków zewnętrznych i proprioceptywnych.

W kocie

U kotów wykonano wiele pracy, aby określić funkcję i lokalizację rdzeniowej sieci lokomotorycznej kręgowców .

To właśnie dzięki doświadczeniom częściowego przekroju rdzenia kręgowego na poziomie odcinków piersiowych T10 / T11 lub całego odcinka rdzenia kręgowego na poziomie klatki piersiowej T13, a następnie codziennemu treningowi udało się wykazać, że przewlekły kręgosłup znów może chodzić. Ponadto wstrzyknięcie agonisty z noradrenaliny pozwala koty odzyskać rdzenia poruszania quadruped .

Wreszcie mogłoby się wydawać, że rdzeniowa sieć lokomotoryczna kotów znajduje się na poziomie dolnych odcinków lędźwiowych (L4 i L5), chociaż u większości innych gatunków główne elementy rytmogenne zidentyfikowano na poziomie segmentów L1 i L2 .

U szczurów

Na szczurach przeprowadzono liczne badania in vivo i in vitro w celu zbadania sieci lokomotorycznej. Wydawać by się mogło, że znajduje się w górnej części odcinka lędźwiowego, czyli na poziomie odcinków szpiku L1 i L2.

Rdzeniowa sieć lokomotoryczna działa dzięki rytmicznie aktywnym neuronom . W rzeczywistości w rdzeniu kręgowym znajdują się neurony, które po aktywacji generują impuls nerwowy i przekazują go do neuronów ruchowych, które następnie na przemian aktywują mięśnie zginaczy i prostowników.

Nowe badania obejmują określenie, które neurony w rdzeniu kręgowym są częścią rdzeniowej sieci lokomotorycznej. Jednak liczba neuronów jest znacznie większa niż u minoga , co znacznie utrudnia badania.

W ludziach

Badanie mechanizmów neurologicznych u ludzi jest bardzo trudne , z jednej strony ze względu na dużą liczbę neuronów , ale także dlatego, że niemożliwe jest przeprowadzenie takich samych eksperymentów, jak na zwierzętach.

Niemniej jednak u pacjentów ze zmianami pełnymi rdzenia kręgowego obserwowano rytmiczną aktywację mięśni kończyn dolnych . W związku z tym istniałyby rdzeniowe sieci lokomotoryczne, jednak byłyby one bardziej podatne na zstępujące informacje niż sieci zwierząt.

Uwagi i odniesienia

  1. (w) Grillner i Zanger, On the Central Generation of Locomotion in the Low Spinal Cat , Sztokholm, Szwecja, 1979.
  2. Unesco, History of Humanity Tom II od 3000 do 700 pne. JC , edycje UNESCO, 2001, ( ISBN  92-3-202811-5 ) , strona 326
  3. SC Sherrington , Odruch zgięciowy kończyny, odruch krzyżowy prostujący oraz odruchowy krok i stanie , Laboratory of Physiology, University of Liverpool, Anglia, kwiecień 1910.
  4. Anna BEYELER, Rozwój kręgosłupa lokomotorycznego podczas metamorfozy płazów Xenopus Laevis: koordynacje propriospinal, wpływy przedsionkowe i kontrola śródmózgowia , praca dyplomowa Uniwersytetu w Bordeaux 1, Neurosciences, 11 grudnia 2009
  5. H. Barbeau, S. Rossignol, Recovery of locomotion after chronic spinalization in the adult cat , Neurology Research Centre, University of Montreal, Canada, 14 października 1986
  6. Radhakrishna M, Steuer I, Prince F, Roberts M, Mongeon D, Kia M, Dyck S, Matte G, Vaillancourt M, Guertin PA, „  Podwójnie ślepe, kontrolowane placebo, randomizowane badanie fazy I / IIa ( bezpieczeństwo i skuteczność) z buspironem / lewodopą / karbidopą (Spinalon) u pacjentów z całkowitym uszkodzeniem rdzenia kręgowego AIS A lub AIS B.  ”, Aktualny projekt farmaceutyczny , vol.  23 N O  12,grudzień 2017, s.  1789-1804 ( PMID  28025945 , DOI  10.2174 / 1381612822666161227152200 )
  7. Sten Grillner, Peter Wallén, Russell Hill, Lorenzo Cangiano i Abdeljabbar El Manira, „Kanały jonowe mające znaczenie dla generowania wzorców lokomotorycznych w rdzeniu kręgowym pnia minoga” , Journal of Physiology , 533.1, 2001, s.  23–30.
  8. Buchanan JT, Grillner S, Nowo zidentyfikowane „interneurony glutaminianowe” i ich rola w lokomocji w rdzeniu kręgowym minoga. , 1987, Science 236: 312–314
  9. Krieger P, El manira A, Grillner, Aktywacja farmakologicznie różnych metabotropowych receptorów glutaminianu depresje wywołane siateczkowo-rdzeniowo monosynaptyczne EPSP w rdzeniu kręgowym minoga , 1996, Journal of Neurophysiology 76: 3834–3841
  10. Karine Fénelon, Synaptyczne i wewnętrzne mechanizmy leżące u podstaw aktywności komórek siateczkowo-rdzeniowych (RS) w odpowiedzi na skórną stymulację sensoryczną minoga , 7 listopada 2008 r., Thesis of the University of Montreal Faculty of Graduate Studies, Department of Physiology, w http : //udini.proquest.com/view/les-mecanismes-synaptiques-et-goid: 304811546 /
  11. Rossignol S., Barbeau H., Julien C., Locomotion of the adult chronic spinal cat and its modified by monoaminergic agonists and antagonists. W: Rozwój i plastyczność rdzenia kręgowego ssaków (red. M. Goldberger, A. Gorio i M. Murray). Fidia Research, seria 111. Liviana Press, Padova, str. 323-345,1986
  12. Rossignol S, Plastyczność połączeń leżących u podstaw powrotu do zdrowia po zmianach ośrodkowych i / lub obwodowych u dorosłych ssaków , Phil Trans R Soc B 361: 1647–1671, 2006
  13. Guertin, PA., „  Centralne generatory wzorców w pniu mózgu i rdzeniu kręgowym: przegląd podstawowych zasad, podobieństw i różnic  ”, Recenzje w Neurosciences , tom.  30 N O  2styczeń 2019, s.  107-164 ( PMID  30543520 , DOI  10.1515 / revneuro-2017-0102 )
  14. Cazalets JR, Bertrand S, Sprzężenie między lędźwiowymi i krzyżowymi sieciami motorycznymi w rdzeniu kręgowym noworodków szczurów , CNRS, Laboratoire de Neurobiologie et Mouvements, Marsylia
  15. Pierre A. Guertin, ssaczy centralny generator wzorców lokomocji , zaczerpnięte z Brain Research Review, 2009
  16. Sylvain Lavoie i Réjean Dubuc, Kontrola lokomocji , 2011; w http://dubrserv.physio.umontreal.ca/kin2000/locomotion%202011.pdf [online]