«Μίνι εγκέφαλος» στη σπονδυλική στήλη βοηθά στη βάδιση και την ισορροπία

Το περπάτημα και η διατήρηση της ισορροπίας σε έναν δρόμο καλυμμένο με πάγο απαιτεί προσπάθεια και αυτοσυγκέντρωση. Χωρίς να το αντιλαμβανόμαστε, όμως, εξειδικευμένοι νευρώνες στο νωτιαίο μυελό συλλέγουν σήματα από αισθητήρια νεύρα και διορθώνουν αυτόματα τις κινήσεις μας για να αποφύγουμε την πτώση.

Η χαρτογράφηση

Αμερικανική μελέτη που δημοσιεύεται στην κορυφαία επιθεώρηση «Cell» χαρτογραφεί για πρώτη φορά αυτόν τον «μίνι εγκέφαλο» της σπονδυλικής στήλης. «Όταν στεκόμαστε ή περπατάμε, αισθητήρες αφής στα πέλματά μας ανιχνεύουν αμυδρές αλλαγές της πίεσης και της στάσης μας. Οι αισθητήρες αυτοί στέλνουν σήματα στη σπονδυλική στήλη και από εκεί στον εγκέφαλο» εξηγεί ο Μάρτιν Γκάουλντιν του Ινστιτούτου Salk στην Καλιφόρνια, επικεφαλής της μελέτης.

«Μέχρι σήμερα δεν γνωρίζαμε πώς αυτά τα σήματα κωδικοποιούνται ή υφίστανται επεξεργασία στη σπονδυλική στήλη. Επιπλέον, δεν ήταν ξεκάθαρο πώς αυτές οι πληροφορίες αφής συνδυάζονται με άλλες αισθητηριακές πληροφορίες για τον έλεγχο της κίνησης και της στάσης του σώματος» αναφέρει.

Όπως επισημαίνουν οι ερευνητές σε ανακοίνωση του ινστιτούτου, μια από τις βασικότερες λειτουργίες του νευρικού συστήματος είναι να συλλέγει πληροφορίες που καθοδηγούν τις κινήσεις μας: αισθητήρες ισορροπίας μέσα στα αφτιά κρατούν το κεφάλι στη σωστή ισορροπία, ενώ αισθητήρες στους μύες και τις αρθρώσεις παρακολουθούν τη θέση των άκρων μας.

Στο παράδειγμα του παγωμένου δρόμου, τα μάτια μάς λένε αν βρισκόμαστε πάνω σε φρέσκο πάγο ή σε βρεγμένη άσφαλτο. Για λόγους ταχύτητας και οικονομίας, εξειδικευμένα κύτταρα του αμφιβληστροειδή πραγματοποιούν οπτικούς υπολογισμούς πριν στείλουν τα σήματα στον εγκέφαλο.

Νευρώνες RORα

Το ίδιο συμβαίνει και με τον έλεγχο της ισορροπίας: η σπονδυλική στήλη βρίσκεται πιο κοντά στα πόδια και μπορεί να αντιδρά ταχύτερα από τον εγκέφαλο σε τυχόν απρόβλεπτες αλλαγές της στάσης.

Για να χαρτογραφήσουν αυτό το περίπλοκο κύκλωμα στο νωτιαίο μυελό, οι ερευνητές του Salk χρησιμοποίησαν έναν γενετικά τροποποιημένο ιό λύσσας για να χρωματίσουν τις νευρικές ίνες που συνδέουν τους αισθητήρες αφής των πελμάτων με τη σπονδυλική στήλη.

Διαπίστωσαν ότι οι νευρικές αυτές ίνες συνδέονται με μια ομάδα νευρώνων που ονομάζονται RORα. Οι νευρώνες RORα λειτουργούν ως μεσολαβητής, αφού συνδέονται με τη σειρά τους συνδέονται με τον κινητικό φλοιό του εγκεφάλου. Επιπλέον, όμως συνδέονται και με κινητικούς νευρώνες της σπονδυλικής στήλης που ελέγχουν τις κινήσεις των άκρων.

Στην επόμενη φάση, οι ερευνητές δημιούργησαν γενετικά τροποποιημένα ποντίκια που δεν διέθεταν νευρώνες RORα. Τα πειραματόζωα αυτά έδειχναν να έχουν λιγότερο ευαίσθητη αίσθηση της αφής στα πόδια (για παράδειγμα δεν ενοχλούνταν από μια αυτοκόλλητη ταινία στις πατούσες) μπορούσαν όμως να στέκονται και να περπατούν κανονικά. Τα ποντίκια, όμως, παρουσίασαν πολύ χειρότερες επιδόσεις από τα κανονικά ποντίκια όταν αναγκάστηκαν να περπατήσουν πάνω σε μια στενή μπάρα. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι τα πειραματόζωα αδυνατούσαν να αντιληφθούν πότε ένα πόδι γλιστρούσε από τη μπάρα ώστε να διορθώσουν τις κινήσεις τους.

Η κατανόηση

Τα αποτελέσματα της μελέτης, λέει η ερευνητική ομάδα, βοηθούν στην κατανόηση των νευρικών κυκλωμάτων που συλλέγουν αισθητηριακές πληροφορίες για το περιβάλλον για να παράγει εκούσιες και ακούσιες κινήσεις -ένα κεντρικό ερώτημα στις νευροεπιστήμες.

«Πιστεύουμε ότι οι νευρώνες αυτοί συνδυάζουν όλες αυτές τις πληροφορ'ίείες για να πουν στο πόδι πώς να κινηθεί» συνοψίζει ο Στιβ Μπουρέιν, πρώτος συγγραφέας της δημοσίευσης. «Αν σταθείτε για αρκετή ώρα σε μια ολισθηρή επιφάνεια, θα παρατηρήσετε ότι οι μύες στις γάμπες σκληραίνουν, μπορεί όμως να μην είχατε προσέξει ότι τους χρησιμοποιούσατε». «Το σώμα σας λειτουργεί στον αυτόματο πιλότο, κάνοντας συνεχώς μικρές διορθώσεις ενώ παράλληλα σας αφήνουν ελεύθερους να ασχοληθείτε με λειτουργίες ανώτερου επιπέδου».

ΤΟ ΒΗΜΑ science

* Οι απόψεις του ιστολογίου μπορεί να μη συμπίπτουν με τις απόψεις του/της αρθρογράφου ή τα περιεχόμενα του άρθρου.