Нисходящий нейрон
— Нисходящий нейрон это нейрон , который передает сигналы от головного мозга к нервным цепям спинного мозга (позвоночные животные) или вентрального нервного канатика (беспозвоночные). Нисходящие нейроны, являясь единственными проводниками информации между мозгом и телом, играют ключевую роль в поведении. Их активность может инициировать, поддерживать, модулировать и прекращать такое поведение, как передвижение. Поскольку количество нисходящих нейронов на несколько порядков меньше, чем количество нейронов в головном или спинном мозге/вентральном нервном мозге, этот класс клеток представляет собой критическое узкое место в потоке информации от сенсорных систем к двигательным цепям.
Анатомия
[ редактировать ]Нисходящие нейроны имеют сомы и дендриты (первичные входные зоны) в мозге. Их аксоны проходят через шею в соединительных путях или путях и выходят на нейроны спинного мозга (позвоночные животные) или вентрального нервного ствола (беспозвоночные).

Млекопитающие обладают сотнями тысяч нисходящих нейронов. [1] [2] Функционально их можно разделить на два основных пути: пирамидные пути , которые берут начало в моторной коре, и экстрапирамидные пути , которые берут начало в стволе мозга (см. схему). Примером первого является кортикоспинальный тракт , отвечающий за произвольные движения тела. Примером последнего является ретикулоспинальный тракт , который способствует бессознательной регуляции локомоции и позы. Ретикулоспинальные нейроны возникают в медуллярной ретикулярной формации , где они получают информацию от вышестоящих локомоторных центров, таких как мезэнцефалическая локомоторная область и базальные ганглии . [3]

Насекомые обладают всего несколькими сотнями нисходящих нейронов. [5] [6] [7] [8] Исследования плодовой мухи Drosophila melanogaster позволяют предположить, что они организованы по трем широким путям (см. схему). [8] Два прямых пути связывают определенные области мозга с двигательными цепями вентрального нервного канатика, управляющими ногами и крыльями соответственно. Третий путь соединяет широкий спектр областей мозга с большой интегративной областью вентрального нервного канатика, которая может контролировать оба набора придатков.
Функция
[ редактировать ]Нисходящие нейроны играют важную роль в инициировании, поддержании, модуляции и прекращении поведения. Несколько нисходящих нейронов, участвующих в управлении определенным поведением, были идентифицированы как у позвоночных, так и у беспозвоночных. К ним относятся нисходящие нейроны, которые могут инициировать и прекращать локомоцию. [9] [10] [11] [12] модулировать скорость передвижения [10] [13] [14] и направление, [15] [16] [17] [18] [19] и помочь координировать конечности. [20]
Хотя некоторых нисходящих нейронов достаточно, чтобы вызвать определенное поведение, [21] [22] [19] большинство видов поведения, скорее всего, контролируются не отдельными командно-подобными нисходящими нейронами, а совокупной активностью различных нисходящих нейронов. [23] [24]
Некоторые нисходящие пути образуют прямые связи с мотонейронами и премоторными интернейронами. [25] включая центральные генераторы шаблонов . [26] Но как именно нисходящие сигналы интегрируются в цепи спинного мозга (позвоночные) или вентрального нервного канатика (беспозвоночные) во время поведения, не совсем понятно. [3] [27]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Лемон, Роджер Н. (21 июля 2008 г.). «Нисходящие пути в управлении двигателем». Ежегодный обзор неврологии . 31 : 195–218. дои : 10.1146/annurev.neuro.31.060407.125547 . ISSN 0147-006X . OCLC 57214750 . ПМИД 18558853 .
- ^ Лян, Хуачжэн; Паксинос, Джордж ; Уотсон, Чарльз (9 октября 2010 г.). «Проекции головного мозга на спинной мозг у мышей». Структура и функции мозга . 215 (3–4): 159–186. дои : 10.1007/s00429-010-0281-x . hdl : 20.500.11937/30100 . ISSN 1863-2653 . LCCN 2007243247 . OCLC 804279700 . ПМИД 20936329 . S2CID 1880945 .
- ^ Jump up to: а б Лейрас, Роберто; Крегг, Джаред М.; Кин, Оле (8 июля 2022 г.). «Стволовые цепи передвижения» . Ежегодный обзор неврологии . 45 (1): аннурев–нейро–082321-025137. doi : 10.1146/annurev-neuro-082321-025137 . ISSN 0147-006X . ПМИД 34985919 . S2CID 245771230 .
- ^ Намики, Сигэхиро; Дикинсон, Майкл Х; Вонг, Аллан М; Корфф, Вятт; Кард, Гвинет М. (26 июня 2018 г.). Скотт, Кристин (ред.). «Функциональная организация нисходящих сенсомоторных путей у дрозофилы» . электронная жизнь . 7 : е34272. дои : 10.7554/eLife.34272 . ISSN 2050-084X . ПМК 6019073 . ПМИД 29943730 .
- ^ Окада, Рюичи; Сакура, Мидори; Мизунами, Макото (31 марта 2003 г.). «Распределение дендритов нисходящих нейронов и его значение для базовой организации мозга таракана» . Журнал сравнительной неврологии . 458 (2): 158–174. дои : 10.1002/cne.10580 . ISSN 0021-9967 . ПМИД 12596256 . S2CID 14396370 .
- ^ Гал, Рам; Либерсат, Фредерик (сентябрь 2006 г.). «Новые перспективы инициирования и поддержания двигательного поведения насекомых, выявленные при специфических поражениях головных ганглиев» . Журнал сравнительной физиологии А. 192 (9): 1003–1020. дои : 10.1007/s00359-006-0135-4 . ISSN 0340-7594 . ПМИД 16733727 . S2CID 28032937 .
- ^ Сюй, Синтия Т.; Бхандават, Викас (апрель 2016 г.). «Организация нисходящих нейронов у Drosophila melanogaster» . Научные отчеты . 6 (1): 20259. Бибкод : 2016NatSR...620259H . дои : 10.1038/srep20259 . ISSN 2045-2322 . ПМЦ 4738306 . ПМИД 26837716 .
- ^ Jump up to: а б Намики, Сигэхиро; Дикинсон, Майкл Х; Вонг, Аллан М; Корфф, Вятт; Кард, Гвинет М. (26 июня 2018 г.). «Функциональная организация нисходящих сенсомоторных путей у дрозофилы» . электронная жизнь . 7 : е34272. дои : 10.7554/eLife.34272 . ISSN 2050-084X . ПМК 6019073 . ПМИД 29943730 .
- ^ Бидай, Салил С.; Латурни, Меган; Чанг, Эми К.; Лю, Юэцзян; Бокемюль, Тилль; Бюшгес, Ансгар; Скотт, Кристин (11 ноября 2020 г.). «Два мозговых пути инициируют различные программы ходьбы вперед у дрозофилы» . Нейрон . 108 (3): 469–485.e8. дои : 10.1016/j.neuron.2020.07.032 . ISSN 0896-6273 . ПМЦ 9435592 . ПМИД 32822613 . S2CID 221198570 .
- ^ Jump up to: а б Капелли, Паоло; Пиветта, Кьяра; Соледад Эспозито, Мария; Арбер, Сильвия (ноябрь 2017 г.). «Цепи контроля двигательной скорости в каудальном стволе мозга» . Природа . 551 (7680): 373–377. Бибкод : 2017Natur.551..373C . дои : 10.1038/nature24064 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 29059682 . S2CID 205260887 .
- ^ Закариас, Рикардо; Намики, Сигэхиро; Кард, Гвинет М.; Васконселос, Мария Луиза; Мойта, Марта А. (12 сентября 2018 г.). «Зависимый от скорости нисходящий контроль поведения замерзания у Drosophila melanogaster» . Природные коммуникации . 9 (1): 3697. Бибкод : 2018NatCo...9.3697Z . дои : 10.1038/s41467-018-05875-1 . ISSN 2041-1723 . ПМК 6135764 . ПМИД 30209268 .
- ^ Бувье, Жюльен; Каджано, Витторио; Лейрас, Роберто; Кальдейра, Ванесса; Беллардита, Кармело; Балуева Кира; Фукс, Андреа; Кин, Оле (19 ноября 2015 г.). «Нисходящие командные нейроны в стволе мозга, останавливающие передвижение» . Клетка . 163 (5): 1191–1203. дои : 10.1016/j.cell.2015.10.074 . ISSN 1097-4172 . ПМЦ 4899047 . ПМИД 26590422 .
- ^ Севери, Кристен Э.; Португальский, Рубен; Маркиш, Жоау К.; О'Мэлли, Дональд М.; Оргер, Майкл Б.; Энгерт, Флориан (6 августа 2014 г.). «Нейронный контроль и модуляция скорости плавания личинки данио» . Нейрон . 83 (3): 692–707. дои : 10.1016/j.neuron.2014.06.032 . ISSN 0896-6273 . ПМК 4126853 . ПМИД 25066084 .
- ^ Намики, Сигэхиро; Рос, Иво Г.; Морроу, Кармен; Роуэлл, Уильям Дж.; Кард, Гвинет М.; Корфф, Вятт; Дикинсон, Майкл Х. (14 марта 2022 г.). «Популяция нисходящих нейронов, регулирующая полетный двигатель дрозофилы» . Современная биология . 32 (5): 1189–1196.е6. дои : 10.1016/j.cub.2022.01.008 . ISSN 1879-0445 . ПМЦ 9206711 . ПМИД 35090590 . S2CID 236961767 .
- ^ Крегг, Джаред М.; Лейрас, Роберто; Монталант, Алексия; Ванкен, Паулина; Уикершем, Ян Р.; Кин, Оле (июнь 2020 г.). «Нейроны ствола мозга, отвечающие за локомоторную асимметрию млекопитающих» . Природная неврология . 23 (6): 730–740. дои : 10.1038/s41593-020-0633-7 . ISSN 1546-1726 . ПМЦ 7610510 . ПМИД 32393896 .
- ^ Оргер, Майкл Б.; Кампф, Адам Р.; Севери, Кристен Э.; Боллманн, Иоганн Х.; Энгерт, Флориан (март 2008 г.). «Контроль визуально управляемого поведения с помощью отдельных популяций нейронов спинальной проекции» . Природная неврология . 11 (3): 327–333. дои : 10.1038/nn2048 . ISSN 1546-1726 . ПМЦ 2894808 . ПМИД 18264094 .
- ^ Шнелл, Беттина; Рос, Иво Г.; Дикинсон, Майкл Х. (24 апреля 2017 г.). «Нисходящий нейрон коррелирует с быстрым маневрированием летающей дрозофилы» . Современная биология . 27 (8): 1200–1205. дои : 10.1016/j.cub.2017.03.004 . ISSN 0960-9822 . ПМК 6309624 . ПМИД 28392112 . S2CID 5052663 .
- ^ Райшубский, Александр; Хольц, Стивен Л.; Д'Алессандро, Изабель; Ли, Анна А.; Вандербек, Куинн X.; Хабер, Изабель С.; Гибб, Питер В.; Уилсон, Рэйчел И. (18 июля 2020 г.). «Нейронные механизмы рулевого управления у шагающей дрозофилы» : 2020.04.04.024703. дои : 10.1101/2020.04.04.024703 .
{{cite journal}}
: Для цитирования журнала требуется|journal=
( помощь ) - ^ Jump up to: а б Бидай, Салил С.; Махачек, Кристиан; Ву, Ян; Диксон, Барри Дж. (4 апреля 2014 г.). «Нейрональный контроль направления ходьбы дрозофилы» . Наука . 344 (6179): 97–101. Бибкод : 2014Sci...344...97B . дои : 10.1126/science.1249964 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 24700860 . S2CID 27815021 .
- ^ Рудер, Людвиг; Такеока, Ая; Арбер, Сильвия (7 декабря 2016 г.). «Нисходящие спинальные нейроны, нисходящие на большие расстояния, обеспечивают стабильность локомоторной деятельности четвероногих» . Нейрон . 92 (5): 1063–1078. дои : 10.1016/j.neuron.2016.10.032 . ISSN 0896-6273 . ПМИД 27866798 . S2CID 2203590 .
- ^ Корн, Анри; Фабер, Дональд С. (7 июля 2005 г.). «Клетка Маутнера полвека спустя: нейробиологическая модель принятия решений?» . Нейрон . 47 (1): 13–28. дои : 10.1016/j.neuron.2005.05.019 . ISSN 0896-6273 . ПМИД 15996545 . S2CID 2851487 .
- ^ Хампель, Стефани; Франконвиль, Ромен; Симпсон, Джули Х; Сидс, Эндрю М. (7 сентября 2015 г.). Борст, Александр (ред.). «Нейронная командная схема для управления движениями» . электронная жизнь . 4 : e08758. doi : 10.7554/eLife.08758 . ISSN 2050-084X . ПМК 4599031 . ПМИД 26344548 .
- ^ Канде, Джессика; Намики, Сигэхиро; Цю, Джируй; Корфф, Вятт; Кард, Гвинет М; Шаевиц, Джошуа В; Стерн, Дэвид Л; Берман, Гордон Дж. (26 июня 2018 г.). «Оптогенетическое исследование нисходящего поведенческого контроля у дрозофилы» . электронная жизнь . 7 : е34275. дои : 10.7554/eLife.34275 . ISSN 2050-084X . ПМК 6031430 . ПМИД 29943729 .
- ^ Намики, Сигэхиро; Рос, Иво Г.; Морроу, Кармен; Роуэлл, Уильям Дж.; Кард, Гвинет М.; Корфф, Вятт; Дикинсон, Майкл Х. (31 января 2022 г.). «Популяция нисходящих нейронов, регулирующая полетный двигатель дрозофилы» . Современная биология . 32 (5): 1189–1196.е6. дои : 10.1016/j.cub.2022.01.008 . ISSN 0960-9822 . ПМЦ 9206711 . ПМИД 35090590 . S2CID 236961767 .
- ^ Лемон, Роджер Н. (1 июля 2008 г.). «Нисходящие пути в двигательном управлении» . Ежегодный обзор неврологии . 31 (1): 195–218. дои : 10.1146/annurev.neuro.31.060407.125547 . ISSN 0147-006X . ПМИД 18558853 .
- ^ Джордан, Ларри М.; Лю, Цзюнь; Хедлунд, Питер Б.; Ладно, Тургай; Пирсон, Кейр Г. (1 января 2008 г.). «Нисходящие командные системы для начала движения у млекопитающих» . Обзоры исследований мозга . Сети в движении. 57 (1): 183–191. дои : 10.1016/j.brainresrev.2007.07.019 . ISSN 0165-0173 . ПМИД 17928060 . S2CID 39052299 .
- ^ Бидай, Салил С.; Бокемюль, Тилль; Бюшгес, Ансгар (1 февраля 2018 г.). «Шестиногая ходьба у насекомых: как CPG, периферическая обратная связь и нисходящие сигналы генерируют скоординированные и адаптивные двигательные ритмы» . Журнал нейрофизиологии . 119 (2): 459–475. дои : 10.1152/jn.00658.2017 . ISSN 1522-1598 . ПМИД 29070634 .