Les chercheurs de Johns Hopkins découvrent le groupe de cellules nerveuses dans la peau responsable du contact actif de `'

Fonctionner avec les souris génétiquement conçues -- et particulièrement leurs favoris -- Les chercheurs de Johns Hopkins enregistrent qu'ils ont recensé un groupe de cellules nerveuses dans la peau responsable ce qu'ils appellent « contact actif, » d'une combinaison du mouvement et de la sensation sensorielle requis pour diriger le monde externe. La découverte de ce mécanisme sensoriel de base, décrite le 20 avril en ligne dans le Neurone de tourillon, avance la recherche d'une meilleure prosthétique « intelligente » pour des gens, ceux qui fournissent un contrôle par retour de l'information sensoriel plus naturel au cerveau pendant l'utilisation.

Étudiez le Chef Daniel O'Connor, Ph.D., professeur adjoint de la neurologie à l'École de Médecine d'Université John Hopkins, expliquez qu'au-dessus de l'antérieur plusieurs décennies, chercheurs ont amassé une quantité de connaissance au sujet du sens du contact. « Vous pouvez ouvrir des manuels et afficher tous au sujet des différents types des senseurs ou de cellules de récepteur dans la peau, » il dit. « Cependant, presque tout que nous savons est des expériences où la stimulation tactile a été appliquée à la peau stationnaire--en d'autres termes, contact passif. »

Un Tel « contact passif, » O'Connor ajoute, n'est pas comment les êtres humains et d'autres animaux explorent normalement leur monde. Par exemple, il dit, les gens entrant dans une chambre noire pourraient rechercher un interrupteur de lampe en ressentant activement la paroi avec leurs mains. Pour indiquer si un objectif est dur ou mou, ils devraient probablement l'appuyer avec leurs doigts. Pour voir si un objectif est lisse ou brut, ils balayeraient leurs doigts dans les deux sens en travers de la surface d'un objectif.

Chacune de ces formes de contact a combiné avec le mouvement, il dit, est une voie active d'explorer le monde, plutôt qu'attendant pour faire présenter un stimulus de contact. Elles chacune exigent également la capacité de sentir la position relative d'une partie du corps dans l'espace, une capacité connue sous le nom de proprioception.

Tandis Que de la recherche a suggéré que les mêmes populations des cellules nerveuses, ou des neurones, pourraient être responsables de sentir la proprioception et toucher nécessaire pour cette intégration de sensoriel-moteur, si c'était vraie et que les neurones accomplissent cet exploit ont été en grande partie inconnus, O'Connor dit.

Pour découvrir plus, O'Connor et son équipe ont développé un système expérimental avec les souris qui leur ont permises d'enregistrer les signes électriques des neurones particuliers situés dans la peau, pendant le contact et le mouvement.

Les chercheurs ont accompli ceci, ils enregistrent, en fonctionnant avec des membres d'un laboratoire abouti par David Ginty, Ph.D., un ancien membre de la faculté d'Université John Hopkins, maintenant à la Faculté de Médecine de Harvard, pour développer les souris génétiquement modifiées. Chez ces animaux, un type de neurone sensoriel dans les afférents appelés de Merkel de peau ont été subis une mutation de sorte qu'ils aient répondu au contact -- leur stimulus « indigène », et un longtemps documenté dans la recherche précédente -- mais également à la lumière bleue, qui pèlent les cellules nerveuses ne répondent pas normalement à.

Les scientifiques ont formé les rongeurs pour faire fonctionner sur un tapis roulant de taille d'une souris qui a eu une petite perche fixée au front qui a été motorisé pour déménager à différents emplacements. Avant Que les souris aient commencé à fonctionner, les chercheurs ont utilisé leur système sensibilisé parlumière pour trouver unique les favoris animal de Merkel afférent proche d'un chaque et ont utilisé une électrode pour mesurer les signes électriques de ce neurone.

Tout comme des êtres humains utilisez leurs mains pour explorer le monde par le contact, souris utilisent leurs favoris, explique O'Connor. En Conséquence, pendant que les animaux commençaient à fonctionner sur le tapis roulant, ils ont déménagé leurs favoris dans les deux sens un mouvement que les chercheurs appellent « battage exploratoire. »

Utilisant une caméra à grande vitesse concentrée sur les favoris des animaux, les chercheurs ont pris presque 55.000.000 cadres de vidéo tandis que les souris fonctionnaient et battaient. Ils avaient l'habitude alors des algorithmes d'apprentissage informatique pour séparer les mouvements dans trois catégories différentes : quand les rongeurs ne battaient pas ou en contact avec la perche ; quand ils battaient sans le contact ; ou quand ils battaient contre la perche.

Ils ont alors connecté chacun de ces mouvements -- utilisant les instantanés visuels capturés 500 fois chaque seconde -- aux signes électriques venant des afférents bleu-lumière-sensibles de Merkel des animaux.

Les résultats prouvent que les afférents de Merkel ont produit des potentiels d'action -- les épis électriques que les neurones utilisent pour communiquer les uns avec les autres et le cerveau -- quand leurs favoris associés ont entré en contact avec la perche. Que la conclusion n'était pas particulièrement étonnante, O'Connor indique, à cause du rôle bien établi de ces neurones dans le contact.

Cependant, il dit, les afférents de Merkel également ont répondu robuste quand ils déménageaient dans le ciel sans toucher la perche. En fouillant dans les signes électriques particuliers, les chercheurs ont découvert que les potentiels d'action ont avec précision associé à la position d'un favori dans l'espace. Ces découvertes suggèrent ce jeu d'afférents de Merkel un bivalent dans le contact et la proprioception, et dans l'intégration de sensoriel-moteur nécessaire pour le contact actif, O'Connor dit.

Bien Que ces découvertes soient particulières aux favoris de souris, il avertit, lui et ses collègues croient que les afférents de Merkel chez l'homme pourraient remplir une fonction similaire, parce que beaucoup de propriétés anatomiques et physiologiques des afférents de Merkel ressemblent en travers d'un domaine des espèces, y compris des souris et des êtres humains.

Sans Compter Que jeter la lumière sur une question biologique fondamentale, O'Connor dit, la recherche de son équipe pourrait également éventuellement améliorer les membres artificiels et les chiffres. De la prosthétique peut maintenant se connecter par interface à l'esprit humain, permettant à des utilisateurs de les déménager utilisant les signes dirigés de cerveau. Tandis Que ce mouvement est une avance énorme au delà de prosthétique statique traditionnelle, il ne permet toujours pas le mouvement sans heurt des membres naturels. En intégrant signale assimilé à ceux produits par des afférents de Merkel, il explique, les chercheurs pourraient éventuellement pouvoir produire la prosthétique qui peut envoyer des signes au sujet de contact et de proprioception au cerveau, permettant des mouvements apparentés aux membres indigènes.

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