前方纤维交叉:发现影响神经系统通路的关键酶

自主运动依赖于皮质脊髓束(CST)，这是哺乳动物的一组神经纤维，连接着大脑的两边和脊髓的另一边，并最终与肌肉相连。它包含大约100万根纤维，其中大部分纤维在大脑与脊髓相交的地方交叉。这就是为什么，例如，左脑控制你的右手。筑波大学(University of Tsukuba)的研究人员在小鼠身上进行的新实验发现，这些纤维在发育过程中的正常交叉，以及随后在成年期的运动协调，都依赖于两种关键酶——sulf1和sulfate。

在发育过程中，由神经轴突组成的生长纤维被引导分子从大脑引导到它们正确的目的地。尽管CST是最长的纤维束，引导分子对其正常发育尤为重要，但我们还不清楚所有的关键角色。日本筑波大学的研究人员最近发现小鼠胚胎缺乏Sulf1和Sulf2基因会导致轴突导向缺陷。现在，在发表于分子神经科学前沿的研究表明，缺乏Sulf1/ sulfate的小鼠也表现出出生后CST发育异常。

“我们在一种老鼠身上测试了这一点，这些老鼠出生后可以在磺胺/磺胺基因敲除后存活下来。这让我们第一次检查了CST的产后发育，”该研究的主要作者Masayuki Masu教授说。“Sulf1/硫酸盐敲除导致CST的解剖异常，特别是锥体交叉和脊髓突出。结果小鼠表现出异常的运动功能。”

通常，大多数CST纤维在脑干底部的锥体交叉处交叉，以它们在那里形成的锥体形状的结构命名。这些交叉纤维连接着四肢的肌肉，特别是手臂、腿、手和脚。研究人员发现，在Sulf1/硫酸盐敲除小鼠中，许多轴突没有交叉，尽管它们最终在相反一侧的相同肌肉中出现。结果是，大脑的两侧都与身体两侧的肌肉相连接，这种连接减少了精细运动技能但似乎并不影响大体动作。

“在小鼠身上看到的解剖异常伴随着精细运动受损运动比如熟练的伸手和抓取，”该研究的合著者田冈明教授说。“对一侧运动皮层的刺激诱发了前肢肌肉的双侧反应。在正常情况下，这只会在身体的一侧产生反应。了解小鼠CST异常发育如何影响运动技能有助于我们了解人类电动机比如先天镜像运动——身体一侧的自主运动被另一侧的不自主运动所反映。”

这项研究的结果表明了Sulf1和Sulf2的重要性，并可能提供一些关于我们身体的左右两边是如何被大脑的不同侧面控制的见解大脑．未来的工作应该研究为什么消除Sulf1和Sulf2并不能阻止所有的纤维交叉，以及异常未交叉的纤维的任何特征是否可以预测纤维的灵活性老鼠或者其他动物模型。

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