Az idegi áramkörök és a finommotoros mozgás összefüggései
A karunkkal és kezünkkel végrehajtott legkülönfélébb mozgásokhoz kiemelkedően magas szintű készség szükségeltetik, amihez elengedhetetlen az agy, a gerincvelő és az izmok idegsejtjeinek tökéletes együttműködése.
Az már tudott volt, hogy az agytörzs a testmozgások vezérlésének kulcsfontosságú központja. A Bázeli Egyetem és a Friedrich Mieschner Orvostudományi Kutatóintézet kutatói által jegyzett, a Nature folyóiratban 2021 elején megjelent tanulmányban most leírták azt, hogy az agy miként képes elsajátítani az olyan parányi ám igen lényeges mozdulatsorokat, amelyek szükségesek például ahhoz is, hogy aláírásunkkal lássunk el egy iratot.
Azt mostanáig nem tudták, mely idegsejtek irányítják a karok, a kezek és az ujjak apró mozgásait. Neurobiológusok, Silvia Arber professzor és csapata erre kereste a választ. Egérmodell segítségével be tudták mutatni, hogy az agytörzs egy meghatározott területének idegsejtjei felelnek a felső végtagok különböző finommotoros mozgásaiért. Úgynevezett optogenetikai (genetikai módosítással fényérzékeny, illetve fénykibocsátásra alkalmas fehérjéket juttatnak be az sejtekbe) és vírusos módszereket alkalmaztak az idegsejtek megjelölésére és aktivitásuk megfigyelésére. Ennek nyomán tudtak meghatározni négy idegsejt-szubcsoportot, amelyek összefüggést mutatnak az apró mozgásokkal. Így például az idegsejtek egyik csoportja képes volt előrehúzni a karokat, egy másik pedig az étel elfogyasztása során használt mozgást irányítja.
Az agytörzs (amely az agy legrégebbi részének számít evolúciós szempontból, és valójában a gerincvelő közvetlen meghosszabbítása) egyfajta kapcsolótáblának tekinthető az agy magasabb rendű mozgástervező központjai és a gerincvelőben lévő végrehajtó áramkörök között. A gerincvelőben a mozgással kapcsolatos információáramlások eljutnak az izomsejtekhez közvetlenül kapcsolódó motoros idegsejtekhez. Ez utóbbiak pedig összehúzódás útján irányítják a mozgást. Azt csak nemrég fedezték föl, hogy az agytörzs több területből áll, amelyekben szerepüket tekintve egyedi idegsejtcsoportok vannak, amelyek a testmozgások különféle formáinak irányításával foglalkoznak.
A kutatás során előbb meghatározták az idegsejtek szerveződését az egyik agytörzsi régióban, ami laterális rostrális medulla (latRM) néven ismert, ezután nyomon követték ennek információcsere-útvonalait. Így válhatott valósággá, hogy a különféle mozgási tevékenységeket társítani tudták a latRM idegsejtek egyedi csoportjaival. Mint kiderült, a viszonylag egyszerű mozgásokat, mint például karunkkal odanyúlunk egy étel felé, a latRM idegsejtek végzik közvetlenül kapcsolatba kerülve a gerincvelővel. Az ennél bonyolultabb mozgásokat, amilyen az étel kézzel-ujjainkkal való megfogása és a szánkhoz emelése, a latRM idegsejtek irányítják, amelyek ilyenkor kapcsolódnak más agytörzsi területek idegsejtjeihez. Silvia Arber professzor hozzáteszi: „Az agytörzsön belüli kapcsolatok és áramkörök nélkülözhetetlenek a bonyolultabb motoros készségekhez. Azok az idegsejtpopulációk, amelyeket a latRM-ben azonosítottunk, nagyon pontosan szabályozzák a mellső végtagok motoros képességeit. Különösen a kezek bonyolult és precíz mozgásának előidézése, például a dobás, a megfogás vagy az írás megkívánja a különböző agytörzsi területek közötti kapcsolatba lépést.”
Az agytörzs sok idegi áramköre (lényegében a motoros cselekvések irányítása) hasonló az emberekben és az állatokban. Ezért volt lehetséges feltételezni, hogy melyik idegsejt-csoportok mely mozdulatokat vezérelnek vagy például azt, hogy betegségek vagy sérülések miképpen ronthatják az emberek finommotoros készségeit.
A most felderített agytörzsi kapcsolatok világossá teszik, mely idegsejtcsoportok irányítják, hangolják finomra a karjaink, a kézfejeink és az ujjaink legapróbb mozgásait.