用蓝光照射从模型中分离出来的脑干和脊髓会产生像行走一样的活动。发表在《自然·神经科学》上的这一研究发现，对脊髓损伤后行走的恢复具有潜在意义。
卡罗林斯卡研究所的研究人员建立了一个一些神经元可被蓝光激活的转基因小鼠动物模型。用蓝光照射从模型中分离出来的脑干和脊髓会产生像行走一样的活动。发表在《自然·神经科学》上的这一研究发现，对脊髓损伤后行走的恢复具有潜在意义。
“这些新的小鼠模型会对未来与行走有关神经元结构的研究产生影响。我们希望我们的研究会对脊髓损伤病人的治疗有所帮助。”研究人员奥莱·凯恩说。
兴奋性神经元被认为对启动和维持运动或行走起了重要作用，但还没有得到证明。为了验证“兴奋性神经元的激活对运动是必不可少的”这一假设，研究人员建立了一个在兴奋性神经元上表达光敏感蛋白的转基因小鼠模型。
绿藻光敏蛋白2（ChR2）正常存在于藻类。在蓝光照射下，这些表达ChR2的细胞会被激活。过去曾将ChR2插入到被病毒感染的啮齿类动物的细胞里，但存在一些光线暴露和复制问题。研究人员通过建立转基因小鼠模型克服了这些困难，成功在特定神经元上表达了ChR2。
通过将ChR2插入到表达Vglut2的神经细胞，研究人员建立了Vglut2-ChR2的小鼠模型。Vglut2是一种转运蛋白，存在于脑干、脊髓和其它脑组织的大多数兴奋性神经元中。建立这种模型的原因是为了能选择性地激活脑干和脊髓特定区域的兴奋性神经元，因为兴奋性神经元被认为对启动运动或行走非常重要。
研究人员开始记录脊髓上的运动神经。他们发现，当蓝光直接照射脊髓时，这些运动神经开始了行走样的活动，并在整个照射过程中都能维持这一活动。这就证明，脊髓中表达Vglut2的兴奋性神经元激活后足以产生行走活动。较低位置的脑干暴露在蓝光下也能够启动行走一样的活动，说明脑干中的兴奋性神经元足以给脊髓行走神经元提供“走”的信号。
所有以上实验均是在实验室体外进行，而非在活体动物。（生物谷Bioon.com）
生物谷推荐原始出处：
Nature Neuroscience 13, 246 - 252 (2010)17 January 2010 | doi:10.1038/nn.2482
Activation of groups of excitatory neurons in the mammalian spinal cord or hindbrain evokes locomotion
Martin Hägglund1, Lotta Borgius1, Kimberly J Dougherty1 & Ole Kiehn1
Abstract
Central pattern generators (CPGs) are spinal neuronal networks required for locomotion. Glutamatergic neurons have been implicated as being important for intrinsic rhythm generation in the CPG and for the command signal for initiating locomotion, although this has not been demonstrated directly. We used a newly generated vesicular glutamate transporter 2–channelrhodopsin2–yellow fluorescent protein (Vglut2-ChR2-YFP) mouse to directly examine the functional role of glutamatergic neurons in rhythm generation and initiation of locomotion. This mouse line expressed ChR2-YFP in the spinal cord and hindbrain. ChR2-YFP was reliably expressed in Vglut2-positive cells and YFP-expressing cells could be activated by light. Photo-stimulation of either the lumbar spinal cord or the caudal hindbrain was sufficient to both initiate and maintain locomotor-like activity. Our results indicate that glutamatergic neurons in the spinal cord are critical for initiating or maintaining the rhythm and that activation of hindbrain areas containing the locomotor command regions is sufficient to directly activate the spinal locomotor network.
1 Mammalian Locomotor Laboratory, Department of Neuroscience, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden.
