Liukkaalla jäällä taiteilu on ihmisellä selkäytimessä – kirjaimellisesti

Ke, 02/04/2015 - 00:41 Markus Hotakainen

Meille suomalaisille liikkuminen liukkaalla pinnalla – joko lumella tai jäällä – on arkea monta kuukautta vuodesta, mutta silti joka talvi tuhansilta ihmisiltä menee yllättäen jalat alta. Liukastelua voi yrittää välttää, mutta tuoreiden tutkimustulosten mukaan tasapainoilu on suurelta osin tiedostamatonta.

Salk-instituutissa (Salk Institute for Biological Studies) tehdyn tutkimuksen mukaan keskeisessä osassa on selkäytimessä oleva neuronien ryhmä, eräänlaiset "miniaivot", jotka keräävät eri aistien välittämää tietoa ja ohjaavat sen pohjalta suoraan lihasten toimintaa.

Tutkijat tarkastelivat selkäytimen hermoratoja, jotka välittävät tietoa jalkapohjien aistimista pienistä paineenvaihteluista ja liikkeistä. Niiden avulla keho pystyy refleksinomaisesti tekemään pieniä korjauksia jalkojen asentoon ja pitämään siten yllä tasapainoa.

Jo aiemmin on tiedetty, että jalkapohjista saapuvat signaalit tulevat käsitellyiksi jo selkäytimessä ennen niiden päätymistä aivoihin saakka. Tähän saakka on kuitenkin ollut epäselvää, mitä signaaleille tarkkaan ottaen selkäytimen neuroneissa tapahtuu tai miten niiden välittämä informaatio yhdistyy muiden aistien tuottamaan tietoon kehon asennosta ja liikkeistä.

Silmämme kertovat, millaisella pinnalla liikumme, sisäkorvan kaarikäytävät ja kuulokivielin tiedottavat kulloisestakin asennostamme, ja lihasten reseptorit pitävät kirjaa kehon ja raajojen liikkeistä. Kaikki tämä tieto päätyy aivoihin, mutta se "esikäsitellään" jo matkan varrella.

Esimerkiksi silmässä on neuronien ja valonherkkien solujen kerros, joka "koodaa" jo valmiiksi aivojen näkökeskukseen menevää informaatiota. Samaa on ounasteltu myös selkäytimen osalta, mutta aikaisemmin ei ole onnistuttu tunnistamaan tehtävää hoitavia neuroneja eikä niiden välisiä kytkentöjä.

Salk-instituutissa tehdyssä tutkimuksessa käytettiin kuvantamismenetelmää, joka perustuu muokattuun vesikauhuvirukseen. Sen avulla voitiin seurata signaalien matkaa tuntoherkistä reseptoreista hermoratoja pitkin selkäytimeen.

Hermoratojen todettiin linkittyvän niin sanottujen RORα-neuronien muodostamaan ryhmään, joka puolestaan on yhteydessä aivojen liikekeskukseen. Tästä tutkijat päättelivät, että nimenomaan tämä neuroniryhmä on keskeinen solmukohta, eräänlainen ohjauskeskus,  jalkojen ja aivojen välillä. RORα-neuronit on merkitty kuvaan punaisella, sinisellä puolestaan aivoista ja raajoista tulevat hermoradat.

 

Neuroniryhmän rooli varmistettiin käyttämällä tutkimuksessa geenimuokattuja hiiriä, joilla RORα-neuronit eivät toimi. Hiiret pystyivät seisomaan ja kävelemään normaalisti tasaisella pinnalla, mutta kapeaa "siltaa" pitkin kulkiessaan ne epäröivät ja kompuroivat selvästi enemmän kuin lajitoverinsa, joilla RORα-neuronit toimivat normaalisti.

Tutkijoiden mukaan syynä kömpelyyteen oli se, että hiirten jalkojen tuntoaistimukset eivät välittyneet kunnolla, joten niiden keho ei kyennyt tekemään tarvittavia korjausliikkeitä.  

Keskeinen RORα-neuronien ominaisuus on myös se, että ne eivät ainoastaan välitä signaaleja, vaan ovat suorassa yhteydessä selkäytimen ventraaliseen osaan, joka kontrolloi liikkeitä. Siten ne yhdistävät aivoista tulevat ja eri aistien välittämät signaalit, ja kertovat lihaksille, miten niiden pitää liikuttaa raajoja.

Yhdeksänhenkiseen tutkimusryhmään kuuluneen Steeve Bouranen mukaan keho toimii tasapainottelua vaativalla pinnalla ikäänkuin kuin autopilotilla ja tekee kaiken aikaa pieniä korjausliikkeitä samalla kun tietoisesti voimme pohtia jotain aivan muuta. Täysin omiin ajatuksiin ei kuitenkaan kannata uppoutua, koska esimerkiksi otsikkokuvan ohkaiselle jäälle ei kannata mennä laisinkaan.

Tutkimuksen toivotaan antavan osviittaa, millaisia terapiamuotoja pitäisi kehittää selkäydinvammoista sekä motoriikkaan ja tasapainoon vaikuttavista sairauksista kärsiville, ja toisaalta kuinka voitaisiin vähentää ikäihmisten kaatumisia.

Tuloksista kerrottiin Salk-instituutin tiedotteessa ja tutkimus julkaistiin Cell-tiedelehdessä (maksullinen) 29. tammikuuta.