健康

脊髓,或許比我們想象得“更聰明”!

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我們通常認為大腦是複雜運動功能和控制的中心,但我們的脊髓有多“聰明”呢?事實證明它比我們想象的要聰明。

眾所周知,神經系統的一部分沿我們的脊髓伸展,控制著看似簡單的低階反射,如疼痛反射,以及一些運動控制功能。近日,加拿大安大略省西部大學的一項研究表明,脊髓也能處理和控制更復雜的功能,比如我們的手在外部空間的定位。這是一個全新的領域,該研究近日已發表在《Nature Neuroscience》上。

研究通訊作者、加拿大感覺運動神經科學首席研究員Andrew Pruszynski博士說:“這項研究表明,至少有一種重要功能是在脊髓層面完成的。這為我們開啟了一個全新的研究領域,比如,還有什麼功能是在脊髓層面完成的?我們在這一領域可能遺漏了什麼。”

手部控制需要來自多個關節的感測輸入,主要是肘關節和腕關節,而這些在過去被認為是由大腦皮層進行處理並轉化為運動指令的。

在該研究中,通過使用西部大學大腦與思維研究所的一種三自由度外骨骼的機器人技術,研究參與者被要求將手保持在一個目標位置,然後機器人通過同時彎曲或伸展手腕和肘部,將手推離目標位置。然後,研究人員測量肘部和腕部肌肉對機器人干預做出反應所需的時間,以及這些反應是否有助於讓手回到最初的目標位置。

圖片來源:《Nature Neuroscience》

通過測量反應延遲,他們能確定這一過程是發生在大腦還是脊髓。

研究第一作者、Schulich醫學和牙科學院的博士後研究員Jeff Weiler博士說:“我們發現這些反應發生得如此之快,唯一能產生它們的地方就是脊髓反饋迴路本身。我們觀察到,這些脊髓迴路根本不在乎各個關節發生了什麼,它們只關心手在外部世界的位置,併產生一種反應,試圖將手迴歸它原來的位置。”

這種由脊髓產生的反應叫做“牽拉反射”,過去被認為它對運動的助力非常有限。Pruszynski說:從歷史上看,人們認為這些脊髓反射的作用只是讓肌肉的長度恢復到伸展之前的狀態。我們正在證明,它們實際上可以做一些更加複雜的事情。”

這一發現極大地加增加了我們對神經科學和神經迴路的理解,併為康復醫學提供了新的資訊和治療目標。

Pruszynski說:“對神經迴路的基本瞭解對於在康復方面取得任何進展都是至關重要的。在這裡,我們可以看到這項新發現能帶來針對脊髓迴路不同型別的訓練方案。”

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Reference:健康生活

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