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Beijing Chaoweijing Biotechnology Co., Ltd
Révéler les caractéristiques et les mécanismes qui imitent les changements temporels de l'activité des neurones du cortex moteur des membres postérieurs dus à l'apesanteur
Date :2025-10-31Lire :0
Les modifications du comportement moteur induites par l'environnement d'apesanteur au cours d'un vol habité à long terme affectent directement la capacité de travail des astronautes, un problème découlant de l'effet combiné des modifications de la fonction du nerf moteur central et de l'atrophie musculaire. Bien que des études aient confirmé que les vols spatiaux entraînent des modifications de la structure et de la fonction du cerveau, la caractérisation des changements spécifiques au nerf moteur central a été incertaine. Il est donc important de surveiller l'activité neuronale dans le cortex moteur dans un environnement simulé d'apesanteur et d'étudier ses mécanismes de régulation des changements de comportement moteur. Cependant, la surveillance en temps réel des changements dynamiques dans les neurones du cortex moteur de souris en apesanteur simulée lorsqu'ils se déplacent librement n'a pas été possible auparavant en raison d'un manque d'outils d'enregistrement de l'activité neuronale à résolution unicellulaire dynamique et à long terme capables de permettre une surveillance en temps réel.
Afin d'analyser davantage les mécanismes neuronaux qui modélisent les changements fonctionnels longitudinaux du cortex moteur induits par l'apesanteur, permettant l'acquisition, au niveau unicellulaire, de lois de variation dynamique de l'activité neuronale du cortex moteur des membres postérieurs au cours de l'apesanteur modélisée et de sa période de récupération, une surveillance dynamique continue de l'activité neuronale L2 / 3 du cortex moteur des membres postérieurs chez la souris a été réalisée à l'aide d'une technique à deux photons de miniaturisation hyperdimensionnelle des membres postérieurs (Hu) simulant l'apesanteur et les phases
Recherche
2025 / 09
Le 19 septembre 2025,Centre de formation scientifique et scientifique des astronautes chinoisL'équipe de recherche yingxian Li / Jianwei dans des revues de renommée internationaleRecherchePublié sous le titre «Changements dynamiques dans les neurones du cortex moteur de l'arrière-membre au cours de l'apaisement simulé révélé par la microscopie miniature à 2 photonsDocument de recherche (Doi: 10.34133 / research.0877).
Capture d'écran du papier en ligne
En utilisant des méthodes de recherche telles que la technologie miniaturisée d'imagerie à deux photons, l'étude a révélé que la modélisation à long terme de l'apesanteur entraînait une diminution progressive de la fonction motrice chez les souris, accompagnée d'une altération persistante de l'activité neuronale dans les couches L2 / 3 du cortex moteur de leurs membres postérieurs. Ces neurones peuvent être classés dans les catégories « activés», « inhibiteurs» et « non répondeurs», qui présentent des caractéristiques de réponse très hétérogènes dans un environnement simulé d'apesanteur, l'activité des neurones activés dans les mouvements actifs et passifs augmentant au fil du temps, mais la proportion de neurones activés liés au mouvement passif diminue et la proportion de neurones actifs liés au Mouvement reste inchangée. Il est à noter qu'après deux semaines de récupération, le comportement moteur des souris est revenu à la normale, bien qu'il y ait eu un certain retard dans la récupération de l'activité neuronale partielle, mais la proportion et le niveau d'activité du même type de neurones sont également revenus à l'état initial (Figure 1).
Figure 1. Diagramme de la loi de variation modélisant le comportement moteur en apesanteur par rapport à l'activité neuronale dans le cortex moteur des membres postérieurs
Dans cette étude, les chercheurs ont d'abord effectué des tests comportementaux sur des souris simulant l'apesanteur à différents moments. Les résultats ont montré que la capacité motrice des souris présentait un déclin progressif à mesure que la durée de l'apesanteur simulée s'allongeait. Dans l'expérience de mouvement actif en plein air, le comportement moteur actif des souris simulant l'apesanteur pendant 28 jours a encore diminué par rapport à 14 jours, ce qui suggère qu'en plus de l'atrophie musculaire, les modifications fonctionnelles du système nerveux (en particulier le cortex moteur des membres postérieurs) induites par l'apesanteur simulée sont également très importantes pour les changements Asymptotiques de cette capacité motrice (Figure 2).
Figure 2. Simulation d'un déclin progressif de la fonction motrice dû à l'apesanteur, changement qui revient à la normale deux semaines après la fin de la suspension de queue
Ensuite, les chercheurs ont découvert que l’activité neuronale dans le cortex moteur des membres postérieurs dans un environnement simulé à long terme d’apesanteur présentait trois types de modèles de réponse distincts, avec 22,9% d’activité neuronale significativement réduite, 18% d’activité neuronale significativement élevée et 59,1% d’activité neuronale restante sans changement significatif (Figure 3, vidéo 1). Les résultats ci - dessus confirment, au niveau unicellulaire, un état dans lequel l'apesanteur simulée entraîne une perturbation persistante de l'activité neuronale, une découverte qui fournit une base importante pour une compréhension approfondie de l'impact de l'environnement de l'apesanteur simulée sur la fonction neurologique.
Figure 3. L'imagerie biphotonique du calcium révèle des changements hétérogènes dans l'activité neuronale du cortex moteur des membres postérieurs chez la souris induite par l'apesanteur simulée
En utilisant l'imagerie à deux photons pour l'analyse de l'activité calcique au niveau unicellulaire des neurones du cortex moteur des membres postérieurs, les chercheurs ont découvert que les neurones moteurs des membres postérieurs peuvent être classés dans les trois catégories « activés», « inhibiteurs» et « non réactifs» dans les paradigmes comportementaux du mouvement actif (expérience d'absentéisme) et passif (expérience de transfert de bâton), et que les caractéristiques de l'activité calcique et les variations proportionnelles de ces trois catégories de neurones présentent une grande hétérogénéité sous apesanteur simulée. Plus précisément, l'activité des neurones activés dans le cortex moteur des membres postérieurs des souris qui simulaient l'apesanteur pendant 28 jours a été significativement améliorée par rapport à 14 jours lors du maintien d'un comportement moteur actif à haute vitesse, ce qui signifie que le maintien d'un comportement moteur à haute vitesse nécessite plus d'activation neuronale à mesure que l'apesanteur simulée s'allonge (Figure 4). Dans le comportement moteur passif de l'expérience de baguette, bien qu'il n'y ait pas de différence entre les temps de chute de baguette simulée de 14 et 28 jours, l'activité et la proportion des neurones du cortex moteur des membres postérieurs qui maintiennent le mouvement passif sur la baguette ont été significativement modifiées, confirmant les changements persistants de l'activité neuronale dans la région causés par l'apesanteur simulée.
Figure 4. Modification de l'activité des neurones du cortex moteur des membres postérieurs chez la souris en apesanteur simulée dans une expérience d'absentéisme
De plus, la recherche a révélé des mécanismes moléculaires qui imitent l'apesanteur affectant le cortex moteur des membres postérieurs. Les gènes associés à la différenciation nerveuse dopaminergique, à la transmission synaptique et à la plasticité, ainsi qu'à la régulation neuroendocrinienne sont significativement modifiés dans le cortex moteur de souris dans un état simulé d'apesanteur, où l'expression des gènes de la voie de signalisation dopaminergique, essentielle au contrôle moteur, est significativement altérée. Dans le même temps, la délestation des membres postérieurs enrichit significativement les voies immuno - inflammatoires dans le cortex moteur, ce qui régule à la hausse L'expression des gènes liés à la neuroinflammation tels que CCL3, il31ra et d'autres, tandis que la neuroinflammation est une cause importante de modification de la fonction neuronale dans cette région.
L'étude clarifie les lois d'adaptation dynamique qui imitent les neurones du cortex moteur des membres postérieurs inférieurs en apesanteur au niveau unicellulaire, révélant le rôle important du système nerveux central dans l'altération de la fonction motrice de l'espace. Le modèle de « réponse hétérogène neuronale» trouvé par l'étude etSignalisation dopaminergiqueL'activation des voies neuroinflammatoires sur les mécanismes de régulation potentiels des changements fonctionnels neuronaux dus à l'apesanteur fournit une base théorique et de nouvelles idées pour le développement de mesures de protection ciblées contre les troubles neuronaux spatiaux. L'étude fournit également une base de données plus modale pour l'analyse des modèles de neurorégulation de la fonction motrice pendant les vols spatiaux, offrant de nouvelles perspectives pour explorer les mécanismes de régulation de la neuroplasticité dans l'adaptation du système central à un environnement simulant l'apesanteur.
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Le chercheur Li yingxian et le chercheur associé Jianwei, du Centre de formation scientifique et de recherche des astronautes chinois, le chercheur Li Feng Zhang de l'Institut de recherche translationnelle de Nanjing en médecine moléculaire de l'Université de Pékin et le chercheur Ling shuguan du laboratoire de Wujiang sont les co - auteurs correspondants du document. Fan Yuanyuan, professeur associé au centre de formation scientifique et scientifique des astronautes chinois / faculté des sciences de la vie de l'Université du Henan, et Jianwei, chercheur associé au centre de formation scientifique et scientifique des astronautes chinois, sont les co - premiers auteurs du document. Cette recherche a reçu le soutien financier de plusieurs projets, dont le projet majeur science du cerveau et recherche sur les neuroïdes Science 2030, la Commission nationale des fonds des sciences naturelles, le Programme d'exploration de Nanjing Brain Observatory et le Fonds chinois pour les sciences postdoctorales.