De onderzoekers van Hopkins van Johns ontdekken groep zenuwcellen in de huid verantwoordelijk voor actieve aanraking `'

Het Werken met genetisch gebouwde muizen -- en vooral hun bakkebaarden -- De onderzoekers van Hopkins van Johns rapporteren zij een groep zenuwcellen in de huid verantwoordelijk voor wat roepen zij „actieve aanraking,“ een combinatie van motie en sensorisch gevoel nodig om de externe wereld te navigeren hebben geïdentificeerd. De ontdekking van dit fundamentele sensorische mechanisme, beschreef online 20 April in het dagboekNeuron, vooruitgaat het onderzoek naar beter „slimme“ prosthetics voor mensen, degenen die verstrekken natuurlijkere sensorisch aan de hersenen tijdens gebruik terugkoppelt.

De leider Daniel O'Connor, Ph.D., hulpprofessor van de Studie van neurologie op de Universitaire School van Johns Hopkins van Geneeskunde, verklaart dat in de loop van de afgelopen verscheidene decennia, de onderzoekers een rijkdom aan kennis over de betekenis van aanraking hebben vergaard. „U kunt handboeken openstellen en allen over de verschillende types van sensoren lezen of receptorcellen in de huid,“ hij zegt. „Nochtans, bijna alles weten wij van experimenten is waar de tastbare stimulatie werd toegepast op de stationaire huid--met andere woorden, passieve aanraking.“

Dergelijke „passieve aanraking,“ O'Connor voegt, is toe niet hoe de mensen en andere dieren normaal hun wereld onderzoeken. Bijvoorbeeld, zegt hij, zouden de mensen die een donkere ruimte ingaan naar een lichte schakelaar kunnen zoeken door de muur met hun handen actief te voelen. Om te vertellen als een voorwerp hard of zacht is, zouden zij waarschijnlijk het met hun vingers moeten drukken. Om te zien of is een voorwerp vlot of ruw, zouden zij afwisselend hun vingers over de oppervlakte van objecten aftasten.

Elk van deze vormen van aanraking die met motie worden gecombineerd, zegt hij, is een actieve manier om de wereld te onderzoeken, eerder dan het wachten om een voorgestelde aanrakingsstimulus te hebben. Zij elk vereisen ook de capaciteit om het relatieve standpunt van een lichaamsdeel in ruimte, een capaciteit te ontdekken die als proprioception wordt bekend.

Terwijl wat onderzoek naar voren heeft gebracht dat de zelfde bevolking van zenuwcellen, of de neuronen, verantwoordelijk zouden kunnen zijn voor het ontdekken van zowel proprioception als aanraking noodzakelijk voor deze sensorisch-motorintegratie, of dit waar was en die de neuronen deze prestatie zijn geweest grotendeels onbekend verwezenlijken, zegt O'Connor.

Om meer te weten te komen, ontwikkelden O'Connor en zijn team een experimenteel systeem met muizen die hen toestonden om elektrosignalen van specifieke neuronen te registreren die in de huid, tijdens zowel aanraking als motie worden gevestigd.

De onderzoekers verwezenlijkten dit, rapporteren zij, door met leden van een laboratorium te werken dat door David Ginty, Ph.D., een vroeger Universitair de faculteitslid van Johns Hopkins, nu op de Medische School van Harvard ertoe wordt gebracht, genetisch veranderde muizen te ontwikkelen. In deze dieren, werd een type van sensorisch neuron in de huid genoemd afferent Merkel veranderd zodat zij aan aanraking antwoordden -- hun „inheemse“ stimulus, en één lang gedocumenteerd in vorig onderzoek -- maar ook aan blauw licht, dat vilt antwoorden de zenuwcellen niet normaal aan.

De wetenschappers leidden de knaagdieren op om op een muis-gerangschikte tredmolen te lopen die een kleine pool in bijlage aan de voorzijde had die gemotoriseerd om zich aan verschillende plaatsen was te bewegen. Alvorens de muizen begonnen te lopen, gebruikten de onderzoekers hun aanraking-en-licht gevoelig gemaakt systeem om één enkele afferente dichtbijgelegen elk te vinden Merkel dierlijke bakkebaarden en gebruikten een elektrode om de elektrosignalen van dit neuron te meten.

Heel erg zoals mensengebruik gebruiken hun handen om de wereld door aanraking te onderzoeken, muizen hun bakkebaarden, verklaart O'Connor. Derhalve aangezien de dieren begonnen lopend op de tredmolen, bewogen zij afwisselend hun bakkebaarden in een motie dat de onderzoekers „het oriënterende zwaaien.“ roepen

Het Gebruiken van een hoge snelheidscamera concentreerde zich op de bakkebaarden van de dieren, namen de onderzoekers bijna 55.000.000 frames van video terwijl de muizen liepen en zwaaiden. Zij gebruikten toen computer-lerende algoritmen om de bewegingen in drie verschillende categorieën te scheiden: toen de knaagdieren niet of in contact met de pool zwaaiden; toen zij zonder contact zwaaiden; of toen zij tegen de pool zwaaiden.

Zij verbonden toen elk van deze bewegingen -- het gebruiken van videomomentopnamen ving 500 keer elke seconde -- aan de elektrosignalen die uit het blauw-licht-gevoelige afferent Merkel komen van de dieren.

De resultaten tonen aan dat het afferent Merkel actiepotentieel veroorzaakten -- de elektroaren die de neuronen om met elkaar en de hersenen gebruiken te communiceren -- toen hun bijbehorende bakkebaarden de pool contacteerden. Dat die was niet bijzonder verrassend vindt, zegt O'Connor, wegens de reeds lang gevestigde rol van deze neuronen in aanraking.

Nochtans, zegt hij, krachtig antwoordden het afferent Merkel ook toen zij zich in de lucht zonder de pool te raken bewogen. Door in de specifieke elektrosignalen te speuren, ontdekten de onderzoekers dat het actiepotentieel precies op de positie van een bakkebaard in ruimte betrekking had. Deze bevindingen stellen voor dat het afferent Merkel een dubbele rol in aanraking en proprioception spelen, en in de sensorisch-motorintegratie noodzakelijk voor actieve aanraking, O'Connor zegt.

Hoewel deze bevindingen aan muisbakkebaarden bijzonder zijn, waarschuwt hij, geloven hij en zijn collega's dat het afferent Merkel in mensen een gelijkaardige functie konden dienen, omdat vele anatomische en fysiologische eigenschappen van afferent Merkel over een waaier van species, met inbegrip van muizen en mensen gelijkaardig lijken.

Naast het afwerpen van licht op een fundamentele biologische vraag, zegt O'Connor, kon het onderzoek van zijn team kunstmatige lidmaten en cijfers uiteindelijk ook verbeteren. Wat prosthetics kan nu met de menselijke hersenen omzetten, toestaand gebruikers om hen te bewegen die geleide hersenensignalen gebruiken. Terwijl deze motie een reusachtige vooruitgang voorbij traditionele statische prosthetics is, staat het nog niet de vlotte beweging van natuurlijke lidmaten toe. Door signalen te integreren gelijkend op die geproduceerd door Merkel afferent, verklaart hij, zouden de onderzoekers uiteindelijk prosthetics kunnen kunnen tot stand brengen die signalen over aanraking en proprioception die naar de hersenen kan verzenden, bewegingen verwant aan inheemse lidmaten toestaat.

Bron: http://www.hopkinsmedicine.org/news/media/releases/discovering_the_basics_of_active_touch

Advertisement