Olika nervcellsgrupper styr höger-vänster-växling under gång

Forskare vid Karolinska Institutet har identifierat de nervkretsar i ryggmärgen hos möss som styr förmågan att omväxlande röra höger och vänster ben. Studien, vars resultat publiceras i tidskriften Nature, visar att två grupper av nervceller styr vid olika rörelsehastigheter och att djuren inte kan röra sig normalt när dessa cellpopulationer saknas.

De flesta landlevande djur kan gå eller springa genom att omväxlande röra benen på höger respektive vänster sida av kroppen i olika koordinerade rörelsemönster. En del djur, som kaniner, hoppar fram och rör då bägge benen i benparet samtidigt.

I den aktuella studien har forskarna Adolfo Talpalar och Julien Bouvier tillsammans med professor Ole Kiehn med flera studerat motoriska nätverk av nervceller som kontrollerar rörelsemönstren hos möss. Genom att använda avancerade genetiska metoder, som gör det möjligt att ta bort utvalda grupper av nervceller från ryggmärgen, kunde forskarna ta bort en sorts nervceller som utmärker sig genom att de uttrycker Dbx1-genen.

– Först trodde vi att det enbart är en grupp nervceller som styr höger-vänster-koordinationen. Det var otroligt överraskande att upptäcka att det är två specifika nervcellspopulationer involverade i kontrollen, säger Ole Kiehn vid institutionen för neurovetenskap, som är ansvarig för studien.

Transkriptionsfaktorn Dbx1 uttrycks nämligen i två olika grupper av nervceller, som är hämmande (inhibitoriska) respektive retande (excitatoriska). Den nya studien visar att de båda cellpopulationerna styr två olika former av samma beteende. På liknande sätt som när vi byter växel för att kunna köra snabbare med en bil, styr den ena nervkretsen mössens omväxlande gång vid låga hastigheter medan den andra nervcellspopulationen kopplas in när djuren travar i högre hastigheter. När någon av de båda nervcellspopulationerna togs bort kunde mössen inte röra höger och vänster ben växelvis, utan hoppade som kaniner.

Det finns en del djur, till exempel en ökenlevande mus och känguruer, som enbart hoppar. Forskarna bakom den nya studien spekulerar i om dessa djurs hoppande beror på att systemet som styr växlingen mellan höger och vänster ben saknas.

Studien har finansierats med anslag från Söderbergs stiftelse, Karolinska Institutet (DPA), Vetenskapsrådet och det Europeiska vetenskapsrådet (ERC advanced grant).

Publikation: “Dual mode operation of neuronal networks Involved in left-right alternation”, Adolfo E Talpalar, Julien Bouvier, Lotta Borgius, Gilles Fortin, Alessandra Pierani, and Ole Kiehn, Nature, online 30 June 2013.

För frågor, kontakta:
Ole Kiehn, professor
Mammalian Locomotor Laboratory
Institutionen för neurovetenskap, Karolinska Institutet
Telefon: 08-524 839 51 eller 070-763 42 40
E-post: O.Kiehn@ki.se

Kontakta presstjänsten och hämta bilder

Karolinska Institutet är ett av världens ledande medicinska universitet. I Sverige står Karolinska Institutet för drygt 40 procent av den medicinska akademiska forskningen och har det största utbudet av medicinska utbildningar. Sedan 1901 utser Nobelförsamlingen vid Karolinska Institutet mottagare av Nobelpriset i fysiologi eller medicin.

Taggar: