Een team onderzoekers onder leiding van Shahab Vahdat van UC Riverside beschreef een netwerk van verbindingen tussen hersenen, hersenstam en ruggenmerg dat helpt bij de besturing van hand- en armbewegingen. De resultaten, gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences, laten zien dat corticale signalen worden geïntegreerd met oudere hersenstam- en ruggenmergnetwerken voordat ze de spieren bereiken.
De studie combineerde functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI) bij muizen en bij mensen. Muizen werden getraind om met de voorpoot een klein hendeltje in te drukken; menselijke proefpersonen voerden een vergelijkbare klemtaak met verschillende krachten uit. In beide soorten waren twee specifieke gebieden in de medulla consequent actief en sterk verbonden met sensorimotorische hersengebieden, wat suggereert dat de schakeling evolutionair bewaard is gebleven. De onderzoekers identificeren ook twee cervicale ruggenmergsegmenten, C3 en C4, die als relais optreden tussen de hersenstam en het lagere ruggenmerg dat direct handspieren activeert.
Gezamenlijk wijzen de bevindingen erop dat vrijwillige handbeweging afhankelijk is van een meerfasig pad. Dat heeft belangrijke implicaties voor revalidatie na een beroerte: door aanvullende bewegingspaden te herkennen, ontstaan er extra doelen voor neuromodulatiebehandelingen die kunnen helpen compenseren en functies van hand en arm te herstellen.
Moeilijke woorden
- integreren — signalen samenvoegen tot één geheelgeïntegreerd
- netwerk — reeks onderling verbonden onderdelen of verbindingen
- besturing — het regelen of controleren van bewegingen
- medulla — onderste deel van de hersenstam bij zoogdieren
- relais — structuur die signalen doorgeeft tussen gebieden
- neuromodulatiebehandeling — therapieën die zenuwsignalen chemisch of elektrisch beïnvloedenneuromodulatiebehandelingen
Tip: beweeg de muisaanwijzer over gemarkeerde woorden in het artikel, of tik erop om snelle definities te zien terwijl je leest of luistert.
Discussievragen
- Op welke manieren kan het herkennen van aanvullende bewegingspaden revalidatie na een beroerte beïnvloeden? Geef voorbeelden.
- Waarom is het belangrijk dat dezelfde hersenstamgebieden actief waren bij zowel muizen als mensen? Wat betekent dit voor wetenschappelijk onderzoek?
- Welke mogelijke voordelen en uitdagingen ziet u bij het toepassen van neuromodulatiebehandelingen op de geïdentificeerde paden?
Gerelateerde artikelen
Moleculaire timers en de rol van de thalamus bij herinnering
Nieuw onderzoek toont dat meerdere moleculaire timers in verschillende hersengebieden bepalen of korte indrukken veranderen in langetermijnherinneringen. De studie noemt de thalamus als onverwachte schakel en bespreekt mogelijke gevolgen voor geheugenstoornissen.
Hersenpad kan terugval bij opioïden verminderen
Onderzoekers van Washington State University vonden dat het verlagen van activiteit in een verbinding tussen de voorkant van de hersenen en de paraventriculaire thalamus drugsszoekgedrag vermindert in een preklinisch opioïdemodel. De studie staat in Journal of Neuroscience.
Hersenactiviteit van muizen verandert tijdens de dag
Onderzoekers ontwikkelden nieuwe experimentele en computationele methoden om te zien welke delen van de muizenhersenen actief zijn tijdens de dag. Ze vonden dat activiteit zich verplaatst van binnenste hersenlagen naar de cortex en willen hiermee vermoeidheid beter begrijpen.
Intelligentie komt voort uit samenwerking van hersennetwerken
Onderzoekers bestuderen met hersenbeeldvorming hoe algemene intelligentie ontstaat. De studie vindt dat intelligentie niet uit één gebied komt maar uit gecoördineerde organisatie en langeafstandscommunicatie tussen veel netwerken.