神经生物学|《Neuron》：掌管身体有效注意力的脊髓神经元

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人在行走时，脊髓运动电路（motor circuits）需持续地接收来自皮肤、肌肉等身体感受器的大量信息，比如感知脚底路面软硬、左右脚目前状态等等。

不要小看这些信息，它们能指挥大脑决策行走还是停止。但是，神经科学领域有一个大问题，当行为互相矛盾时，比如不受控制地频频眨眼，脊髓如何疏导导致行为冲突的各种不同感觉信息，最终保持机体协调一致呢？

Salk研究所的科学家们12月7日在顶级神经学期刊《Neuron》发表文章解决了这个长期未解之谜——处理任务时，脊柱知道应该重点关注哪些信息，相反，有意识地忽略可能造成注意力分散的其他信息。

分子神经生物学实验室教授Martyn Goulding课题组揭示，在行走时，脊髓内有一组名为“RORbeta (RORβ)中间神经元”的特殊神经元，负责抑制具潜在干扰性的感官信息，从而对流畅且稳定的步态产生积极影响。

要想知道神经系统如何快速分类处理信息，以帮助机体如何更好地执行手头任务，就需要深入探索这些高度复杂的脊髓信息处理方式。

这篇文章让我们了解到，被现代神经学研究忽视的脊髓神经回路远比想象的更聪明。

Goulding课题组发现RORβ中间神经元主要抑制肌肉方面的矛盾感官信号，这些信号可能会触发导致行为冲突的运动神经元反应。RORβ的抑制作用发生在信号穿越突触间隙（synaptic gap）到达对面神经元之前，因此属于“突触前抑制”。

实际上在这篇文章之前，其他研究人员已经发现RORβ基因突变小鼠会出现步态异常，行走起来好像鸭子一般。受到启发的Goulding课题组就想探究造成突变小鼠鸭步行走的神经学机理。由于RORβ是脑细胞和脊髓不同部位细胞都在表达的一种转录因子，因此，并不好判断究竟哪个部位的细胞应该为小鼠异常步态负责。

（鸭步图示：体育项目“鸭子步”）

Goulding实验室运用遗传和分子生物学手段，对各种类型细胞进行了一系列RORβ基因沉默实验，最后发现，只有失活脊髓背侧的抑制性RORβ细胞时，小鼠才会出现鸭步。

脊髓背侧细胞接受来自身体的感觉信号，随后将它们传递给脊髓腹侧（前部）神经元，才能产生协调的动作。RORβ中间神经元功能不足时，四肢弯曲的运动神经元长时间活跃，因此导致小鼠鸭步异常。

这表示RORβ中间神经元的工作是先疏导再抑制无关感觉信息，如果这些细胞不守本分，比如缺少RORβ，行走过程中双腿就会不由自主地保持弯曲。

Goulding的另一个研究课题受到了这项工作的启发，他们发现脊髓里的特殊中间神经元也负责疏导轻轻触碰感觉信号，如果消除或减少这些神经元会引起慢性瘙痒和过敏。这些特殊中间神经元突变的小鼠虽然行走步态正常，但却表现为过度搔抓。这表明，神经系统中应该还存在着大量的这类起抑制作用的中间神经元，当感觉信号与手头任务无关时，它们能有选择地关闭某些输入信号。

“这些都是神经系统的基本运行法则，理解它们以后，我们就可以开展相关的医学或临床问题了，” Goulding说。

原文检索：

RORβ Spinal Interneurons Gate Sensory Transmission during Locomotion to Secure a Fluid Walking Gait

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