Гамма двигательный нейрон

Альфа

(
α
)
моторные нейроны
(также называемые
альфа — мотонейронов
), большие, многополюсные нижние моторные нейроны этого ствола головного мозга и спинного мозга . Они иннервируют extrafusal мышечных волокон из скелетных мышц и непосредственно ответственны за инициирование их сокращения . Альфа — моторные нейроны отличаются от гаммы — мотонейронов , которые иннервируют интрафузальные мышечные волокна из мышечных веретен .

Хотя их клеточные тела находятся в центральной нервной системе (ЦНС), α-мотонейроны также считаются частью соматической нервной системы — ветви периферической нервной системы (ПНС), поскольку их аксоны простираются на периферию, чтобы иннервировать скелетные мышцы. .

Альфа-мотонейрон и мышечные волокна, которые он иннервирует, являются двигательной единицей . Двигательный нейрон пул

содержит клеточные тела всех двигательных нейронов , участвующих в альфа — договаривающихся один мускул.

Местоположение [ править ]

Альфа-мотонейроны (α-МН), иннервирующие голову и шею, находятся в стволе мозга ; остальные α-МН иннервируют остальную часть тела и находятся в спинном мозге . В спинном мозге больше α-МН, чем в стволе мозга, поскольку количество α-МН прямо пропорционально степени контроля мелкой моторики в этой мышце. Например, мышцы одного пальца имеют больше α-MN на волокно и больше α-MN в целом, чем мышцы четырехглавой мышцы , что позволяет более точно контролировать силу, прилагаемую пальцем.

Как правило, альфа-МН на одной стороне ствола или спинного мозга иннервируют мышцы на той же стороне тела. Исключением является блокирующее ядро в стволе мозга, которое иннервирует верхнюю косую мышцу глаза на противоположной стороне лица.

Ствол мозга [ править ]

В стволе мозга α-МН и другие нейроны располагаются в кластерах клеток, называемых ядрами

, некоторые из которых содержат тела нейронов, принадлежащих черепным нервам . Не все ядра черепных нервов содержат α-МН; те, что есть, являются
двигательными ядрами
, а другие —
сенсорными ядрами
. Ядра двигателя находятся по всему brainstem- мозговом , моста и среднего мозга й по причинам развития находятся вблизи средняя линии мозга.

Как правило, двигательные ядра, расположенные выше в стволе мозга (то есть более ростральные), иннервируют мышцы, расположенные выше на лице. Например, глазодвигательное ядро содержит α-МН, которые иннервируют мышцы глаза, и находится в среднем мозге, самом ростральном компоненте ствола мозга. Напротив, подъязычное ядро , которое содержит α-МН, иннервирующие язык, находится в мозговом веществе, наиболее каудальном (т. Е. В нижней части) структур ствола мозга.

Спинной мозг [ править ]

Кортикоспинальный тракт является одним из основных нисходящих путей от мозга к альфа-МНБУ спинного мозга .

В спинном мозге α-МН расположены в сером веществе , образующем вентральный рог . Эти α-МН обеспечивают двигательный компонент спинномозговых нервов, которые иннервируют мышцы тела.

Альфа-мотонейроны расположены в ламине IX согласно системе пластинок Рекседа .

Как и в стволе головного мозга, более высокие сегменты спинного мозга содержат α-МН, которые иннервируют мышцы выше на теле. Например, двуглавая мышца плеча , мышца руки, иннервируется α-МН в сегментах C5, C6 и C7 спинного мозга, которые находятся рострально в спинном мозге. С другой стороны, икроножная мышца , одна из мышц ноги, иннервируется α-МН в сегментах S1 и S2, которые находятся в спинном мозге каудально.

Альфа-мотонейроны расположены в определенной области серого вещества спинного мозга. Эта область обозначается lamina IX в системе пластинок Rexed , которая классифицирует области серого вещества на основе их цитоархитектуры . Lamina IX располагается преимущественно в медиальной части вентрального рога, хотя есть некоторый вклад в lamina IX за счет набора двигательных нейронов, расположенных более латерально. Как и в других областях спинного мозга, клетки этой пластинки соматотропны.организованный, что означает, что положение нейронов в спинном мозге связано с тем, какие мышцы они иннервируют. В частности, α-МН в медиальной зоне ламины IX имеют тенденцию иннервировать проксимальные мышцы тела, тогда как те, что в боковой зоне, имеют тенденцию иннервировать более дистальные мышцы. Аналогичная соматотопия связана с α-MNs, которые иннервируют мышцы-сгибатели и разгибатели: α-MNs, которые иннервируют сгибатели, как правило, расположены в дорсальной части lamina IX; те, что иннервируют разгибатели, обычно расположены более вентрально.

Отрывок, характеризующий Альфа-мотонейрон

Он беспрестанно больно оскорблял княжну Марью, но дочь даже не делала усилий над собой, чтобы прощать его. Разве мог он быть виноват перед нею, и разве мог отец ее, который, она всё таки знала это, любил ее, быть несправедливым? Да и что такое справедливость? Княжна никогда не думала об этом гордом слове: «справедливость». Все сложные законы человечества сосредоточивались для нее в одном простом и ясном законе – в законе любви и самоотвержения, преподанном нам Тем, Который с любовью страдал за человечество, когда сам он – Бог. Что ей было за дело до справедливости или несправедливости других людей? Ей надо было самой страдать и любить, и это она делала. Зимой в Лысые Горы приезжал князь Андрей, был весел, кроток и нежен, каким его давно не видала княжна Марья. Она предчувствовала, что с ним что то случилось, но он не сказал ничего княжне Марье о своей любви. Перед отъездом князь Андрей долго беседовал о чем то с отцом и княжна Марья заметила, что перед отъездом оба были недовольны друг другом. Вскоре после отъезда князя Андрея, княжна Марья писала из Лысых Гор в Петербург своему другу Жюли Карагиной, которую княжна Марья мечтала, как мечтают всегда девушки, выдать за своего брата, и которая в это время была в трауре по случаю смерти своего брата, убитого в Турции. «Горести, видно, общий удел наш, милый и нежный друг Julieie». «Ваша потеря так ужасна, что я иначе не могу себе объяснить ее, как особенную милость Бога, Который хочет испытать – любя вас – вас и вашу превосходную мать. Ах, мой друг, религия, и только одна религия, может нас, уже не говорю утешить, но избавить от отчаяния; одна религия может объяснить нам то, чего без ее помощи не может понять человек: для чего, зачем существа добрые, возвышенные, умеющие находить счастие в жизни, никому не только не вредящие, но необходимые для счастия других – призываются к Богу, а остаются жить злые, бесполезные, вредные, или такие, которые в тягость себе и другим. Первая смерть, которую я видела и которую никогда не забуду – смерть моей милой невестки, произвела на меня такое впечатление. Точно так же как вы спрашиваете судьбу, для чего было умирать вашему прекрасному брату, точно так же спрашивала я, для чего было умирать этому ангелу Лизе, которая не только не сделала какого нибудь зла человеку, но никогда кроме добрых мыслей не имела в своей душе. И что ж, мой друг, вот прошло с тех пор пять лет, и я, с своим ничтожным умом, уже начинаю ясно понимать, для чего ей нужно было умереть, и каким образом эта смерть была только выражением бесконечной благости Творца, все действия Которого, хотя мы их большею частью не понимаем, суть только проявления Его бесконечной любви к Своему творению. Может быть, я часто думаю, она была слишком ангельски невинна для того, чтобы иметь силу перенести все обязанности матери. Она была безупречна, как молодая жена; может быть, она не могла бы быть такою матерью. Теперь, мало того, что она оставила нам, и в особенности князю Андрею, самое чистое сожаление и воспоминание, она там вероятно получит то место, которого я не смею надеяться для себя. Но, не говоря уже о ней одной, эта ранняя и страшная смерть имела самое благотворное влияние, несмотря на всю печаль, на меня и на брата. Тогда, в минуту потери, эти мысли не могли притти мне; тогда я с ужасом отогнала бы их, но теперь это так ясно и несомненно. Пишу всё это вам, мой друг, только для того, чтобы убедить вас в евангельской истине, сделавшейся для меня жизненным правилом: ни один волос с головы не упадет без Его воли. А воля Его руководствуется только одною беспредельною любовью к нам, и потому всё, что ни случается с нами, всё для нашего блага. Вы спрашиваете, проведем ли мы следующую зиму в Москве? Несмотря на всё желание вас видеть, не думаю и не желаю этого. И вы удивитесь, что причиною тому Буонапарте. И вот почему: здоровье отца моего заметно слабеет: он не может переносить противоречий и делается раздражителен. Раздражительность эта, как вы знаете, обращена преимущественно на политические дела. Он не может перенести мысли о том, что Буонапарте ведет дело как с равными, со всеми государями Европы и в особенности с нашим, внуком Великой Екатерины! Как вы знаете, я совершенно равнодушна к политическим делам, но из слов моего отца и разговоров его с Михаилом Ивановичем, я знаю всё, что делается в мире, и в особенности все почести, воздаваемые Буонапарте, которого, как кажется, еще только в Лысых Горах на всем земном шаре не признают ни великим человеком, ни еще менее французским императором. И мой отец не может переносить этого. Мне кажется, что мой отец, преимущественно вследствие своего взгляда на политические дела и предвидя столкновения, которые у него будут, вследствие его манеры, не стесняясь ни с кем, высказывать свои мнения, неохотно говорит о поездке в Москву. Всё, что он выиграет от лечения, он потеряет вследствие споров о Буонапарте, которые неминуемы. Во всяком случае это решится очень скоро. Семейная жизнь наша идет по старому, за исключением присутствия брата Андрея. Он, как я уже писала вам, очень изменился последнее время. После его горя, он теперь только, в нынешнем году, совершенно нравственно ожил. Он стал таким, каким я его знала ребенком: добрым, нежным, с тем золотым сердцем, которому я не знаю равного. Он понял, как мне кажется, что жизнь для него не кончена. Но вместе с этой нравственной переменой, он физически очень ослабел. Он стал худее чем прежде, нервнее. Я боюсь за него и рада, что он предпринял эту поездку за границу, которую доктора уже давно предписывали ему. Я надеюсь, что это поправит его. Вы мне пишете, что в Петербурге о нем говорят, как об одном из самых деятельных, образованных и умных молодых людей. Простите за самолюбие родства – я никогда в этом не сомневалась. Нельзя счесть добро, которое он здесь сделал всем, начиная с своих мужиков и до дворян. Приехав в Петербург, он взял только то, что ему следовало. Удивляюсь, каким образом вообще доходят слухи из Петербурга в Москву и особенно такие неверные, как тот, о котором вы мне пишете, – слух о мнимой женитьбе брата на маленькой Ростовой. Я не думаю, чтобы Андрей когда нибудь женился на ком бы то ни было и в особенности на ней. И вот почему: во первых я знаю, что хотя он и редко говорит о покойной жене, но печаль этой потери слишком глубоко вкоренилась в его сердце, чтобы когда нибудь он решился дать ей преемницу и мачеху нашему маленькому ангелу. Во вторых потому, что, сколько я знаю, эта девушка не из того разряда женщин, которые могут нравиться князю Андрею. Не думаю, чтобы князь Андрей выбрал ее своею женою, и откровенно скажу: я не желаю этого. Но я заболталась, кончаю свой второй листок. Прощайте, мой милый друг; да сохранит вас Бог под Своим святым и могучим покровом. Моя милая подруга, mademoiselle Bourienne, целует вас. Мари». В середине лета, княжна Марья получила неожиданное письмо от князя Андрея из Швейцарии, в котором он сообщал ей странную и неожиданную новость. Князь Андрей объявлял о своей помолвке с Ростовой. Всё письмо его дышало любовной восторженностью к своей невесте и нежной дружбой и доверием к сестре. Он писал, что никогда не любил так, как любит теперь, и что теперь только понял и узнал жизнь; он просил сестру простить его за то, что в свой приезд в Лысые Горы он ничего не сказал ей об этом решении, хотя и говорил об этом с отцом. Он не сказал ей этого потому, что княжна Марья стала бы просить отца дать свое согласие, и не достигнув бы цели, раздражила бы отца, и на себе бы понесла всю тяжесть его неудовольствия. Впрочем, писал он, тогда еще дело не было так окончательно решено, как теперь. «Тогда отец назначил мне срок, год, и вот уже шесть месяцев, половина прошло из назначенного срока, и я остаюсь более, чем когда нибудь тверд в своем решении. Ежели бы доктора не задерживали меня здесь, на водах, я бы сам был в России, но теперь возвращение мое я должен отложить еще на три месяца. Ты знаешь меня и мои отношения с отцом. Мне ничего от него не нужно, я был и буду всегда независим, но сделать противное его воле, заслужить его гнев, когда может быть так недолго осталось ему быть с нами, разрушило бы наполовину мое счастие. Я пишу теперь ему письмо о том же и прошу тебя, выбрав добрую минуту, передать ему письмо и известить меня о том, как он смотрит на всё это и есть ли надежда на то, чтобы он согласился сократить срок на три месяца». После долгих колебаний, сомнений и молитв, княжна Марья передала письмо отцу. На другой день старый князь сказал ей спокойно: – Напиши брату, чтоб подождал, пока умру… Не долго – скоро развяжу… Княжна хотела возразить что то, но отец не допустил ее, и стал всё более и более возвышать голос. – Женись, женись, голубчик… Родство хорошее!… Умные люди, а? Богатые, а? Да. Хороша мачеха у Николушки будет! Напиши ты ему, что пускай женится хоть завтра. Мачеха Николушки будет – она, а я на Бурьенке женюсь!… Ха, ха, ха, и ему чтоб без мачехи не быть! Только одно, в моем доме больше баб не нужно; пускай женится, сам по себе живет. Может, и ты к нему переедешь? – обратился он к княжне Марье: – с Богом, по морозцу, по морозцу… по морозцу!… После этой вспышки, князь не говорил больше ни разу об этом деле. Но сдержанная досада за малодушие сына выразилась в отношениях отца с дочерью. К прежним предлогам насмешек прибавился еще новый – разговор о мачехе и любезности к m lle Bourienne. – Отчего же мне на ней не жениться? – говорил он дочери. – Славная княгиня будет! – И в последнее время, к недоуменью и удивлению своему, княжна Марья стала замечать, что отец ее действительно начинал больше и больше приближать к себе француженку. Княжна Марья написала князю Андрею о том, как отец принял его письмо; но утешала брата, подавая надежду примирить отца с этою мыслью. Николушка и его воспитание, Andre и религия были утешениями и радостями княжны Марьи; но кроме того, так как каждому человеку нужны свои личные надежды, у княжны Марьи была в самой глубокой тайне ее души скрытая мечта и надежда, доставлявшая ей главное утешение в ее жизни. Утешительную эту мечту и надежду дали ей божьи люди – юродивые и странники, посещавшие ее тайно от князя. Чем больше жила княжна Марья, чем больше испытывала она жизнь и наблюдала ее, тем более удивляла ее близорукость людей, ищущих здесь на земле наслаждений и счастия; трудящихся, страдающих, борющихся и делающих зло друг другу, для достижения этого невозможного, призрачного и порочного счастия. «Князь Андрей любил жену, она умерла, ему мало этого, он хочет связать свое счастие с другой женщиной. Отец не хочет этого, потому что желает для Андрея более знатного и богатого супружества. И все они борются и страдают, и мучают, и портят свою душу, свою вечную душу, для достижения благ, которым срок есть мгновенье. Мало того, что мы сами знаем это, – Христос, сын Бога сошел на землю и сказал нам, что эта жизнь есть мгновенная жизнь, испытание, а мы всё держимся за нее и думаем в ней найти счастье. Как никто не понял этого? – думала княжна Марья. Никто кроме этих презренных божьих людей, которые с сумками за плечами приходят ко мне с заднего крыльца, боясь попасться на глаза князю, и не для того, чтобы не пострадать от него, а для того, чтобы его не ввести в грех. Оставить семью, родину, все заботы о мирских благах для того, чтобы не прилепляясь ни к чему, ходить в посконном рубище, под чужим именем с места на место, не делая вреда людям, и молясь за них, молясь и за тех, которые гонят, и за тех, которые покровительствуют: выше этой истины и жизни нет истины и жизни!» Была одна странница, Федосьюшка, 50 ти летняя, маленькая, тихенькая, рябая женщина, ходившая уже более 30 ти лет босиком и в веригах. Ее особенно любила княжна Марья. Однажды, когда в темной комнате, при свете одной лампадки, Федосьюшка рассказывала о своей жизни, – княжне Марье вдруг с такой силой пришла мысль о том, что Федосьюшка одна нашла верный путь жизни, что она решилась сама пойти странствовать. Когда Федосьюшка пошла спать, княжна Марья долго думала над этим и наконец решила, что как ни странно это было – ей надо было итти странствовать. Она поверила свое намерение только одному духовнику монаху, отцу Акинфию, и духовник одобрил ее намерение. Под предлогом подарка странницам, княжна Марья припасла себе полное одеяние странницы: рубашку, лапти, кафтан и черный платок. Часто подходя к заветному комоду, княжна Марья останавливалась в нерешительности о том, не наступило ли уже время для приведения в исполнение ее намерения. Часто слушая рассказы странниц, она возбуждалась их простыми, для них механическими, а для нее полными глубокого смысла речами, так что она была несколько раз готова бросить всё и бежать из дому. В воображении своем она уже видела себя с Федосьюшкой в грубом рубище, шагающей с палочкой и котомочкой по пыльной дороге, направляя свое странствие без зависти, без любви человеческой, без желаний от угодников к угодникам, и в конце концов, туда, где нет ни печали, ни воздыхания, а вечная радость и блаженство. «Приду к одному месту, помолюсь; не успею привыкнуть, полюбить – пойду дальше. И буду итти до тех пор, пока ноги подкосятся, и лягу и умру где нибудь, и приду наконец в ту вечную, тихую пристань, где нет ни печали, ни воздыхания!…» думала княжна Марья. Но потом, увидав отца и особенно маленького Коко, она ослабевала в своем намерении, потихоньку плакала и чувствовала, что она грешница: любила отца и племянника больше, чем Бога. Библейское предание говорит, что отсутствие труда – праздность была условием блаженства первого человека до его падения. Любовь к праздности осталась та же и в падшем человеке, но проклятие всё тяготеет над человеком, и не только потому, что мы в поте лица должны снискивать хлеб свой, но потому, что по нравственным свойствам своим мы не можем быть праздны и спокойны. Тайный голос говорит, что мы должны быть виновны за то, что праздны. Ежели бы мог человек найти состояние, в котором он, будучи праздным, чувствовал бы себя полезным и исполняющим свой долг, он бы нашел одну сторону первобытного блаженства. И таким состоянием обязательной и безупречной праздности пользуется целое сословие – сословие военное. В этой то обязательной и безупречной праздности состояла и будет состоять главная привлекательность военной службы. Николай Ростов испытывал вполне это блаженство, после 1807 года продолжая служить в Павлоградском полку, в котором он уже командовал эскадроном, принятым от Денисова. Ростов сделался загрубелым, добрым малым, которого московские знакомые нашли бы несколько mauvais genre [дурного тона], но который был любим и уважаем товарищами, подчиненными и начальством и который был доволен своей жизнью. В последнее время, в 1809 году, он чаще в письмах из дому находил сетования матери на то, что дела расстраиваются хуже и хуже, и что пора бы ему приехать домой, обрадовать и успокоить стариков родителей. Читая эти письма, Николай испытывал страх, что хотят вывести его из той среды, в которой он, оградив себя от всей житейской путаницы, жил так тихо и спокойно. Он чувствовал, что рано или поздно придется опять вступить в тот омут жизни с расстройствами и поправлениями дел, с учетами управляющих, ссорами, интригами, с связями, с обществом, с любовью Сони и обещанием ей. Всё это было страшно трудно, запутано, и он отвечал на письма матери, холодными классическими письмами, начинавшимися: Ma chere maman [Моя милая матушка] и кончавшимися: votre obeissant fils, [Ваш послушный сын,] умалчивая о том, когда он намерен приехать. В 1810 году он получил письма родных, в которых извещали его о помолвке Наташи с Болконским и о том, что свадьба будет через год, потому что старый князь не согласен. Это письмо огорчило, оскорбило Николая. Во первых, ему жалко было потерять из дома Наташу, которую он любил больше всех из семьи; во вторых, он с своей гусарской точки зрения жалел о том, что его не было при этом, потому что он бы показал этому Болконскому, что совсем не такая большая честь родство с ним и что, ежели он любит Наташу, то может обойтись и без разрешения сумасбродного отца. Минуту он колебался не попроситься ли в отпуск, чтоб увидать Наташу невестой, но тут подошли маневры, пришли соображения о Соне, о путанице, и Николай опять отложил. Но весной того же года он получил письмо матери, писавшей тайно от графа, и письмо это убедило его ехать. Она писала, что ежели Николай не приедет и не возьмется за дела, то всё именье пойдет с молотка и все пойдут по миру. Граф так слаб, так вверился Митеньке, и так добр, и так все его обманывают, что всё идет хуже и хуже. «Ради Бога, умоляю тебя, приезжай сейчас же, ежели ты не хочешь сделать меня и всё твое семейство несчастными», писала графиня.

Развитие [ править ]

Под воздействием белка sonic hedgehog , показанного здесь, клетки нижней пластинки развивающегося спинного мозга дифференцируются в альфа-мотонейроны.

Альфа-мотонейроны берут начало в базальной пластинке , вентральной части нервной трубки развивающегося эмбриона . Sonic hedgehog (Shh) секретируется соседней хордой и другими вентральными структурами (например, пластиной дна ), создавая градиент высококонцентрированного Shh в базальной пластине и менее концентрированного Shh в крыловой пластине . Под влиянием Shh и других факторов некоторые нейроны базальной пластинки дифференцируются в α-MN.

Как и другие нейроны, α-MN посылают проекции аксонов, чтобы достичь своих целевых экстрафузальных мышечных волокон через управление аксонами , процесс, частично регулируемый нейротрофическими факторами, выделяемыми целевыми мышечными волокнами. Нейротрофические факторы также гарантируют, что каждое мышечное волокно иннервируется соответствующим количеством α-МН. Как и большинство типов нейронов нервной системы , α-МН более многочисленны на раннем этапе развития, чем во взрослом возрасте. Мышечные волокна секретируют ограниченное количество нейротрофических факторов, способных поддерживать только часть α-МН, которые первоначально проецируются в мышечные волокна. Те α-МН, которые не получают достаточного количества нейротрофических факторов, будут подвергаться апоптозу , формезапрограммированная гибель клеток .

Поскольку они иннервируют многие мышцы, некоторые кластеры α-МН получают высокие концентрации нейротрофических факторов и выживают на этой стадии отсечения нейронов. Это верно для α-МН, иннервирующих верхние и нижние конечности: эти α-МН образуют большие клеточные столбцы, которые способствуют шейному и поясничному увеличению спинного мозга. Помимо получения нейротрофических факторов от мышц, α-МН также секретируют ряд трофических факторов для поддержки мышечных волокон, которые они иннервируют. Пониженный уровень трофических факторов способствует атрофии мышц, которая следует за поражением α-МН.

Связь [ править ]

Как и другие нейроны, нижние двигательные нейроны имеют как афферентные (входящие), так и эфферентные (исходящие) связи. Альфа-мотонейроны получают входные данные от ряда источников, включая верхние мотонейроны , сенсорные нейроны и интернейроны . Основным выходом α-МН являются экстрафузионные мышечные волокна . Эта афферентная и эфферентная связь необходима для достижения скоординированной мышечной активности.

Афферентный ввод [ править ]

Избранные пути между верхними двигательными нейронами и альфа-двигательными нейронами

Верхние мотонейроны (UMN) посылают входные данные в α-MN несколькими путями, включая (но не ограничиваясь ими) кортиконуклеарный , кортикоспинальный и руброспинальный тракты . Кортикоядерный и кортикоспинальный тракты обычно встречаются при исследованиях взаимодействия верхних и нижних мотонейронов при контроле произвольных движений.

Кортико — нуклеарный тракт назван так потому , что она соединяет кору головного мозга к черепным ядрам нервных . (Кортиконуклеарный тракт также называется кортикобульбарным трактом

, поскольку мишень в стволе мозга — продолговатом мозге — архаично называется «луковицей».) Именно по этому пути верхние мотонейроны спускаются из коры и синапсов на α-МН. ствола мозга. Точно так же UMN коры головного мозга напрямую контролируют α-MN спинного мозга через латеральный и вентральный кортикоспинальные тракты .

Сенсорный вход в α-МН обширен и берет свое начало в органах сухожилий Гольджи , мышечных веретенах , механорецепторах , терморецепторах и других сенсорных нейронах на периферии. Эти связи обеспечивают структуру нейронных цепей, лежащих в основе рефлексов . Существует несколько типов рефлекторных цепей, самый простой из которых состоит из одного синапса между сенсорным нейроном и α-МН. Коленный рефлекс является примером такого моносинаптического рефлекса.

Наиболее обширный вход в α-МН поступает от локальных интернейронов , которые являются наиболее многочисленным типом нейронов спинного мозга . Среди их многих функций — синапсы интернейронов на α-MN для создания более сложных рефлекторных схем. Одним из типов интернейронов является клетка Реншоу .

Эфферентный вывод [ править ]

Альфа-мотонейроны посылают волокна, которые в основном синапсы, на экстрафузные мышечные волокна . Другие волокна от синапса α-MN на клетках Реншоу , то есть тормозящие интернейроны, которые синапсируют с α-MN и ограничивают его активность, чтобы предотвратить повреждение мышц.

Использование мотонейронов пациентов как способ лечения бокового амиотрофического склероза

Боковой амиотрофический склероз (БАС) — это тяжелое нейродегенеративное заболевание с летальным исходом, приводящее к гибели двигательных нейронов и произвольной мышечной активности. Хотя благодаря исследованиям на животных моделях (мыши) удалось выявить потенциальные методы лечения, значимой их эффективности в испытаниях на людях обнаружено не было. Исследователи из Детской больницы Бостона, сотрудничающие с Pfizer, сообщают об открытии высокоэффективной мишени для лекарственного воздействия, в основе которого лежит использование двигательных нейронов, полученных от пациентов с БАС. Благодаря данной платформе, удалось подтвердить цель (теоретически известную ранее) и определить класс лекарственных средств — агонистов дофаминового рецептора D2 — в качестве потенциальных новых средств терапии.

Эта высокоэффективная система скрининга предназначена для выявления соединений, снижающих повышенную возбудимость двигательных нейронов, что является отличительным признаком БАС. Мотонейроны, полученные от пациентов с БАС, культивируют в 384-луночных планшетах, и через 3–4 недели добавляют соединения из химических библиотек малых молекул против уже известных молекулярных мишеней. GCaMP-визуализация in vivo для обнаружения кальциевых волн, свидетельствующих о возбуждении нейронов, выполняется через 6 и 24 ч для определения возбудимости. Соединения, идентифицированные посредством первичного (инициального) скрининга, впоследствии проходят подтверждающий скрининг, а также производится тестирование эффективности и токсичности.

Исследователи во главе с Клиффордом Вульфом, доктором медицины, директором Центра нейробиологии Кирби в Детской больнице Бостона, а также первые авторы Сюань Хуанг (Ph.D.) и Каспер Рут (Ph.D.) из лаборатории Вульфа описали эту платформу и свои выводы в журнале «Cell Reports» от 8 июня.

Для создания двигательных нейронов, предназначенных для определения эффективности лекарственных средств, команда применила стимулированные плюрипотентные стволовые клетки, полученные в лаборатории Кевина Эггана в Гарвардском университете из образцов тканей пациентов с БАС, носителей мутации SOD1 (A4V). Лаборатория Вульфа также разработала высокочувствительную технологию визуализации живых клеток для измерения гипервозбудимости мотонейронов, т. н. тенденции к чрезмерному «возбуждению» до и после воздействия потенциальных лекарственных средств. Ранее Вульф с соавт. уже демонстрировали, что двигательные нейроны человека с мутациями, характерными для БАС, более возбудимы, чем нормальные двигательные нейроны.

По словам Вульфа, данная гипервозбудимость повышает восприимчивость мотонейронов к дегенерации, и это в конечном итоге приводит к их гибели. Данная визуализационная платформа позволяет быстро оценивать гиперактивность в 384-луночных планшетах с мотонейронами и проверять реакцию клеток на введение самых различных лекарственных средств.

Технология, получившая название GCaMP-визуализация, ранее массово не использовалась в диагностике или экспериментах по БАС. GCaMP — это индикатор уровня кальция в нейронах, сигнализирующий посредством флуоресценции о том, как часто в нейронах генерируются потенциалы действия.

В целом исследователи проверили около 2900 лекарств компании Pfizer с хорошо известными механизмами действиями. После трех этапов скрининга они обнаружили 67 соединений, не обладающих токсичными эффектами, которые способны были снижать гипервозбудимость мотонейронов.

Точки на графике слева показывают средние эффекты различных соединений на возбудимость двигательных нейронов через 6 и 24 ч. Красные точки указывают на соединения, повышающие возбудимость; синие точки — на соединения, снижающие возбудимость; зеленые точки — химические соединения, эффекта которых засвидетельствовано не было. Несколько точек оранжевого цвета (вверху слева) указывают на противоречивые результаты через 6 и 24 ч. Круговая диаграмма справа дает количественную оценку результатов после инициального скрининга.

Как заявляет Вульф, проведя скрининг, целью которого был поиск измененного фенотипа мотонейронов при БАС, а именно гипервозбудимости, авторы смогли обнаружить новые цели воздействия и механизмы заболевания, а также подтвердить ранее существовавшие теории.

Ход дальнейших экспериментов был сосредоточен на 13 потенциальных лекарствах-мишенях с наибольшим эффектом, семь из которых принадлежали к двум классам (AMPA-рецепторы и Kv7-калиевые каналы), которые, как уже было известно, связаны с гипервозбудимостью мотонейронов при БАС. В ходе недавнего клинического исследования было обнаружено, что препараты, открывающие канал Kv7, снижают повышенную возбудимость двигательных нейронов при БАС. QurAlis, компания, сооснователями которой являются Вулф, Эгган и Роут, разрабатывает эти препараты для лечения БАС.

В ходе настоящего исследования был выявлен перспективный новый класс лекарств — агонисты D2-дофаминовых рецепторов (D2R). Ранее не признавалось участие этих рецепторов в формировании повышенной возбудимости мотонейронов. Некоторые агонисты D2R (бромокриптин, суманирол) доступны в коммерческом плане, что открывает возможность их использования у пациентов с БАС.

Результаты исследования авторов свидетельствуют о том, что нейрональная возбудимость — надежный способ выявления соответствующих мишеней, на которые можно воздействовать лекарственными средствами. Как заявляет Вульф, это можно использовать и в случае других неврологических заболеваний, которые связаны с возбудимостью нейронов, таких как эпилепсия и нейродегенеративные болезни (например, болезнь Альцгеймера).

Команда Вульфа использует платформы скрининга нейронов человека для выявления новых целей для лечения боли и нейропатии.

Ученый продолжает, что одной из самых сложных задач при открытии лекарств является определение ключевого механизма/механизмов в патогенезе заболевания. «Использование нейронов, полученных от пациентов, для моделирования патогенетического звена болезней и тестирования большого спектра химических соединений, фармакологические мишени которых известны, может стать движущей силой в разработке новых методов лечения».

Сигнализация [ править ]

Основная статья: нервно-мышечный переход

Как и другие нейроны, α-MN передают сигналы в виде потенциалов действия , быстрых изменений электрической активности, которые распространяются от тела клетки к концу аксона . Чтобы увеличить скорость, с которой перемещаются потенциалы действия, аксоны α-MN имеют большой диаметр и сильно миелинизируются как олигодендроцитами, так и шванновскими клетками . Олигодендроциты миелинизируют часть аксона α-МН, которая находится в центральной нервной системе (ЦНС), в то время как клетки Шванна миелинизируют часть, которая находится в периферической нервной системе (ПНС). Переход между ЦНС и ПНС происходит на уровне мягкой мозговой оболочки., самый внутренний и самый тонкий слой менингеальной ткани, окружающий компоненты ЦНС.

Аксон α-MN соединяется с его экстрафузальным мышечным волокном через нервно-мышечное соединение , специальный тип химического синапса, который отличается как по структуре, так и по функциям от химических синапсов, соединяющих нейроны друг с другом. Оба типа синапсов полагаются на нейротрансмиттеры для преобразования электрического сигнала в химический сигнал и обратно. Одно из их различий заключается в том, что синапсы между нейронами обычно используют глутамат или ГАМК в качестве нейромедиаторов, в то время как нервно-мышечные соединения используют исключительно ацетилхолин . Ацетилхолин воспринимается никотиновыми рецепторами ацетилхолина. на экстрафузальные мышечные волокна, вызывая их сокращение.

Как и другие двигательные нейроны, α-MN названы в честь свойств их аксонов . Альфа-мотонейроны имеют аксоны Aα , которые представляют собой крупнокалиберные , сильно миелинизированные волокна, которые быстро проводят потенциалы действия . Напротив, гамма-мотонейроны имеют аксоны Aγ , которые представляют собой тонкие, слегка миелинизированные волокна, которые проводят менее быстро.

Клиническое значение [ править ]

Основная статья: Болезнь двигательных нейронов

Полиомиелит , вызванный наблюдаемым здесь полиовирусом , связан с избирательной потерей клеток в вентральном роге спинного мозга , где расположены α-МН.

Повреждение a-МУ является наиболее распространенным типом нижнего нейрона двигательного поражения . Повреждение может быть вызвано , среди прочего, травмой , ишемией и инфекцией . Кроме того, некоторые заболевания связаны с избирательной потерей α-MN. Например, полиомиелит вызывается вирусом, который целенаправленно поражает мотонейроны вентрального рога спинного мозга. Боковой амиотропный склероз также связан с избирательной потерей двигательных нейронов.

Паралич — один из наиболее выраженных последствий повреждения α-МН. Поскольку α-MN обеспечивают единственную иннервацию экстрафузальных мышечных волокон , потеря α-MN эффективно разрывает связь между стволом и спинным мозгом и мышцами, которые они иннервируют. Без этой связи невозможно произвольное и непроизвольное (рефлекторное) управление мышцами. Произвольный мышечный контроль теряется, потому что α-МН передают произвольные сигналы от верхних мотонейронов к мышечным волокнам. Потеря непроизвольного контроля возникает в результате прерывания рефлекторных цепей, таких как тонический рефлекс растяжения . Следствием прерывания рефлекса является снижение мышечного тонуса , что приводит к вялому парезу.. Еще одно последствие — угнетение глубоких сухожильных рефлексов , вызывающее гипорефлексию .

Мышечная слабость и атрофия также являются неизбежными последствиями поражений α-МН. Поскольку размер и сила мышц зависят от степени их использования, денервированные мышцы склонны к атрофии. Вторичной причиной мышечной атрофии является то, что денервированные мышцы больше не снабжаются трофическими факторами от α-МН, которые их иннервируют. Поражения альфа-мотонейрона также приводят к аномальным потенциалам ЭМГ (например, потенциалам фибрилляции ) и фасцикуляциям , причем последние являются спонтанными непроизвольными сокращениями мышц.

Заболевания, которые нарушают передачу сигналов между α-МН и экстрафузальными мышечными волокнами, а именно заболевания нервно-мышечного соединения, имеют признаки, аналогичные тем, которые возникают при заболевании α-МН. Например, миастения — это аутоиммунное заболевание, которое препятствует передаче сигналов через нервно-мышечный переход , что приводит к функциональной денервации мышц.

Гамма двигательный нейрон

Гипотония может быть вызвана повреждением альфа-нейронов или афферентов Ia, несущих сенсорную информацию альфа-нейронам. Это создает снижение мышечного тонуса. Напротив, гипертония вызвана повреждением нисходящих путей, которые заканчиваются в спинном мозге. Он увеличивает мышечный тонус за счет увеличения общей реакции альфа-мотонейронов на сенсорный вход Ia.

Спазмы могут быть вызваны несоответствием между активностью альфа- и гамма-мотонейронов, т. Е. Слишком большим усилением одного или другого. Дисбаланс вызывает неточные показания мышечных рецепторов в мышечном веретене. Следовательно, сенсорные нейроны, ответственные за головной и спинной мозг, вводят в заблуждение. Например, если у пациента слишком активны гамма-двигательные нейроны, будет сопротивление пассивному движению, вызывающее скованность, также называемую спастичностью . Это часто встречается у людей с повреждением высших центров, влияющих на нисходящие пути. Иногда это может привести к тому, что гамма-смещение (постоянный разряд некоторых гамма-мотонейронов) будет больше или меньше обычного. В случае пациентов с избыточным гамма-смещением сенсорные окончания в мышечных веретенах разряжаются слишком часто, что приводит к большей мышечной активности, чем необходимо. Кроме того, эта гиперактивность в гамма-петле веретена может вызвать спастичность. [7]

Гамма-мотонейроны помогают удерживать мышечное веретено в напряжении, регулируя таким образом чувствительность. Следовательно, если не происходит должного срабатывания гамма-мотонейронов, движение мышц может быть нарушено. Больше всего страдают мелкие моторные навыки, такие как движения пальцами и глазами, поскольку отсутствие напряжения в мышечном веретене препятствует его способности определять степень растяжения через сенсорные окончания. Это означает, что мышца не сможет точно двигаться соответственно. Поражения, контролирующие нисходящие пути от нижних мотонейронов к верхним конечностям, могут привести к потере способности пациента точно контролировать движения.

В клинических условиях можно проверить, имеет ли кто-то аномально низкое или высокое усиление гамма-излучения, просто перемещая руку пациента. Гамма-усиление — это процесс, при котором ускорение, скорость и длина мышечных изменений увеличиваются в равной степени, что позволяет выполнять более точные движения в соответствующей ситуации. Если сложнее согнуть руку пациента в локте вперед и назад, тогда он / она будет иметь большее гамма-усиление, в то время как тот, чья рука очень легко движется, будет иметь меньшее гамма-усиление.

Осциллографы могут использоваться для измерения потенциалов действия аксона от мотонейрона с целью оценки общей мышечной активности. Хотя он не может отличить альфа-мотонейроны от гамма-мотонейронов, он полезен для понимания того, есть ли у одного из них аномальная активность мотонейронов. При низкой скорости активности нисходящего пути активируется меньшее количество мотонейронов меньшего размера, что приводит к небольшой мышечной силе. Это будет отображаться на осциллографе в виде более низких пиков на оси ординат.