Спинной мозг «умнее», чем считалось ранее

Мы часто думаем, что наш головной мозг находится в центре сложной двигательной функции и контроля, но насколько «умным» является наш спинной мозг? Оказывается, он «умнее», чем мы думаем.

Хорошо известно, что сигналы в этой части нашей нервной системы, которые движутся по всей длине позвоночника, контролируют, казалось бы, простые вещи, такие как болевые рефлексы у людей и некоторые двигательные функции управления у животных.

Теперь, новое исследование от Western University показало, что спинной мозг также способен обрабатывать и контролировать более сложные функции, такие как расположение вашей руки во внешнем пространстве.

«Наше исследование показало, что по крайней мере одна важная функция выполняется на уровне спинного мозга, и это открывает совершенно новую область исследования, чтобы сказать: «Что еще делается на уровне позвоночника и что еще мы потенциально упустили в этой области?», — сказал ведущий научный сотрудник Эндрю Прушинский, доктор философии, доцент Школы медицины им. Шулиха Вестерна и канадского отделения исследований в области сенсомоторной неврологии.

Контроль управления положения рук требует сенсорных входов от нескольких суставов — главным образом локтя и запястья — и ранее считалось, что эти входные данные обрабатываются и преобразуются в двигательные команды корой головного мозга.

Используя специализированную роботизированную технологию, экзоскелет с тремя степенями свободы, испытуемых просили держать руку в заданном положении, а затем робот отталкивал ее от цели, одновременно сгибая или разгибая запястье и локоть. Исследователи измерили время, которое потребовалось мышцам локтя и запястья, чтобы отреагировать на удар робота, и помогли ли эти ответы вернуть руку к исходной цели.

Измеряя задержку, они смогли определить, происходит ли обработка в головном или спинном мозге.

«Мы обнаружили, что эти реакции происходят так быстро, что единственное место, из которого они могут быть получены, — это сами позвоночные контуры», — сказал ведущий исследователь Джефф Вейлер, доктор философии, научный сотрудник Schulich Medicine & Dentistry. «То, что мы видим, это что позвоночные контуры на самом деле не заботятся о том, что происходит в отдельных суставах, они заботятся о том, где рука находится во внешнем пространстве, и генерируют ответ, который пытается вернуть руку туда, где она была».

Этот ответ, генерируемый спинным мозгом, называется «рефлекс растяжения», и ранее считалось, что он очень ограничен с точки зрения того, как он помогает движению. «Исторически считалось, что эти спинномозговые рефлексы просто восстанавливают мышечную длину до того состояния, когда произошло растяжение», — сказал Прушинский. «Мы показываем, что они могут сделать что-то гораздо более сложное — контролировать руку в пространстве».

Этот вывод чрезвычайно расширяет наше понимание нейробиологии и нейроциркуляции и предоставляет новую информацию и цели для науки о реабилитации.

«Фундаментальное понимание нейросхем имеет решающее значение для достижения какого-либо прогресса в области реабилитации», — говорят исследователи «Здесь мы можем увидеть, как эти знания могут привести к различным видам тренировок, которые фокусируются на спинномозговых схемах».

Spinal stretch reflexes support efficient hand control , Nature Neuroscience(2019). DOI: 10.1038/s41593-019-0336-0 , https://www.nature.com/articles/s41593-019-0336-0