自主運動依賴于皮質(zhì)脊髓束 (CST)——哺乳動物中的一組神經(jīng)元纖維，將大腦的每一側連接到脊髓的另一側，并最終連接到肌肉。它包含大約 100 萬根纖維，其中大部分橫跨大腦與脊髓交匯處。這就是為什么，例如，大腦的左側控制著你的右手。筑波大學的研究人員在小鼠身上進行的新實驗發(fā)現(xiàn)，這些纖維在發(fā)育過程中的正常交叉，以及隨后在成年期的運動協(xié)調(diào)，都依賴于兩種關鍵酶——Sulf1 和 Sulf2。
在發(fā)育過程中，由神經(jīng)元軸突制成的生長纖維被引導分子從大腦引導到正確的目的地。盡管 CST 是最長的纖維束，引導分子對其正常發(fā)育尤為重要，但我們?nèi)匀徊涣私馑嘘P鍵參與者。日本筑波大學的研究人員最近發(fā)現(xiàn)，缺乏 Sulf1 和 Sulf2 基因的小鼠胚胎在軸突引導方面存在缺陷。現(xiàn)在，在Frontiers in Molecular Neuroscience上發(fā)表的工作中，該團隊表明，Sulf1/Sulf2 缺陷小鼠也表現(xiàn)出異常的出生后 CST 發(fā)育。
“我們在出生后可以在 Sulf1/Sulf2 敲除后存活下來的小鼠品種中進行了測試。這讓我們首次檢查了 CST 的出生后發(fā)育，”研究的主要作者 Masayuki Masu 教授說。“Sulf1/Sulf2 敲除導致 CST 的解剖學異常，尤其是在錐體交叉和脊髓投射處。小鼠因此表現(xiàn)出異常的運動功能。”
通常，大多數(shù) CST 纖維在腦干底部的錐體交叉處交叉，以它們在那里形成的金字塔形結構命名。這些交叉纖維連接到四肢的肌肉，尤其是手臂、腿、手和腳。研究人員發(fā)現(xiàn)，在 Sulf1/Sulf2 基因敲除小鼠中，許多軸突并沒有穿過兩側，盡管它們確實最終出現(xiàn)在對側的等效肌肉中。結果是大腦的兩側都連接到身體兩側的肌肉，這降低了精細運動技能，但似乎并沒有影響大動作。
“在老鼠身上看到的解剖異常伴隨著精細運動受損，例如熟練的伸手和抓握，”研究合著者 Akira Tamaoka 教授說。“刺激運動皮層的一側會引起前肢肌肉的雙側反應。在正常情況下，這應該只會在身體的一側產(chǎn)生反應。了解異常的 CST 發(fā)育如何影響小鼠的運動技能可以幫助我們了解人類運動先天性鏡像運動等疾病——身體一側的自主運動被另一側的非自主運動所反映。”
這項研究的結果表明了 Sulf1 和 Sulf2 的重要性，并可能提供一些見解來了解我們身體的左右兩側是如何由大腦的不同側面控制的。未來的工作應該調(diào)查為什么消除 Sulf1 和 Sulf2 不能阻止所有纖維交叉，以及異常未交叉纖維的任何特征是否可以預測小鼠或其他動物模型的靈活性。
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