Hrbtenjača ni igrača

Pri ljudeh in ostalih sesalcih travmatska poškodba hrbtenjače tipično vodi v trajno izgubo gibalnih zmožnosti. Nasprotno pri nekaterih vretenčarskih vrstah kljub leziji hrbtenjače opažamo sposobnost postopne povrnitve gibalne funkcije. Ameriška raziskovalna skupina je raziskovala mehanizme v ozadju tovrstne regenerativne sposobnosti in zasnovala matematični model gibanja ličinke piškurja.

Ličinke piškurjev, jeguljam podobnih rib, po leziji hrbtenjače v roku par tednov postopoma ponovno pridobijo sposobnost plavanja. Njihovo podolgovato telo, ki je prožno po vsej dolžini, se po vodi giblje v nizu sinusoídnih valov, ki potekajo od glave do repa. Ponovna pridobitev gibalnih sposobnosti ličink piškurjev je delno možna zaradi regeneracije poškodovanega tkiva. A gostota regeneriranih živčnih povezav na mestu lezije ostaja nizka in sama po sebi ne pojasni zmožnosti vrnitve plavalne funkcije. Raziskovalke in raziskovalci zato sklepajo, da so za zmožnost povrnitve plavalnih sposobnosti temeljnega pomena tudi signali celic, ki zaznavajo položaj lastnega telesa. To dejavnost sicer poznamo pod izrazom propriocepcija.

Za preverbo vpliva proprioceptivne povratne informacije na gibalno zmožnost je raziskovalna skupina na podlagi predhodno opravljenega eksperimentalnega dela ustvarila dvodimenzionalen matematični model. Ta ponazarja telo in gibanje piškurja skozi tekočino. Model okrnjeno simulira interakcijo med telesom, mišicami, živci in mehaniko tekočine. Živčne povezave so v modelu ponazorjene kot niz parov faznih oscilatorjev, pri čemer je eden od elementov v paru na levi, drugi pa na desni strani telesa. Oscilatorji so v tem modelu uporabljeni, ker ponazarjajo oscilatorno delovanje vretenčarskih ritmovnikov, ki se nahajajo v hrbtenjači. Aktivnost oscilatorjev v simulaciji sproži gibanje telesa. Simulacijo poškodbe hrbtenjače v modelu predstavlja prekinitev omenjenega niza, s čimer se prekine aktivacijski val med oscilatorji.

Dejavnost celic, ki zaznavajo položaj lastnega telesa, je v modelu ponazorjena kot aktivacijski potencial. Ta se sproži kot posledica ukrivitve določenega segmenta simuliranega telesa piškurja. Sprožen potencial nato pripomore k reaktivaciji oscilatorja, ki je zaradi prekinitve niza postal neaktiven, in tako sproži gib.

Z manipulacijo parámetrov v tako izgrajenem modelu je raziskovalna skupina simulirala različne tipe poškodb hrbtenjače. Potrdila je hipotezo o vplivu proprioceptivne povratne informacije na zmožnost povrnitve plavalne sposobnosti. Omejitev natančnosti modela je predvsem v tem, da ne vključi regeneracije živčnega tkiva, ki jo sicer opažamo pri ličinkah piškurja. Raziskovalna skupina se nadeja aplikabilnosti njihovih opažanj na širšem področju razvoja možgansko-strojnih vmesnikov, ki bi vključevali povratne informacije o zaznavanju telesa. Tako bi potencialno pripomogli k izboljšanju procesa rehabilitacije travmatskih poškodb hrbtenjače.   

Po napornem vikendu se je zregeneriral Žiga.