自主运动依赖于皮质脊髓束 (CST)——哺乳动物中的一组神经元纤维，将大脑的每一侧连接到脊髓的另一侧，并最终连接到肌肉。它包含大约 100 万根纤维，其中大部分横跨大脑与脊髓交汇处。这就是为什么，例如，大脑的左侧控制着你的右手。筑波大学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 Sulf2。
在发育过程中，由神经元轴突制成的生长纤维被引导分子从大脑引导到正确的目的地。尽管 CST 是最长的纤维束，引导分子对其正常发育尤为重要，但我们仍然不了解所有关键参与者。日本筑波大学的研究人员最近发现，缺乏 Sulf1 和 Sulf2 基因的小鼠胚胎在轴突引导方面存在缺陷。现在，在Frontiers in Molecular Neuroscience上发表的工作中，该团队表明，Sulf1/Sulf2 缺陷小鼠也表现出异常的出生后 CST 发育。
“我们在出生后可以在 Sulf1/Sulf2 敲除后存活下来的小鼠品种中进行了测试。这让我们首次检查了 CST 的出生后发育，”研究的主要作者 Masayuki Masu 教授说。“Sulf1/Sulf2 敲除导致 CST 的解剖学异常，尤其是在锥体交叉和脊髓投射处。小鼠因此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金字塔形结构命名。这些交叉纤维连接到四肢的肌肉，尤其是手臂、腿、手和脚。研究人员发现，在 Sulf1/Sulf2 基因敲除小鼠中，许多轴突并没有穿过两侧，尽管它们确实最终出现在对侧的等效肌肉中。结果是大脑的两侧都连接到身体两侧的肌肉，这降低了精细运动技能，但似乎并没有影响大动作。
“在老鼠身上看到的解剖异常伴随着精细运动受损，例如熟练的伸手和抓握，”研究合著者 Akira Tamaoka 教授说。“刺激运动皮层的一侧会引起前肢肌肉的双侧反应。在正常情况下，这应该只会在身体的一侧产生反应。了解异常的 CST 发育如何影响小鼠的运动技能可以帮助我们了解人类运动先天性镜像运动等疾病——身体一侧的自主运动被另一侧的非自主运动所反映。”
这项研究的结果表明了 Sulf1 和 Sulf2 的重要性，并可能提供一些见解来了解我们身体的左右两侧是如何由大脑的不同侧面控制的。未来的工作应该调查为什么消除 Sulf1 和 Sulf2 不能阻止所有纤维交叉，以及异常未交叉纤维的任何特征是否可以预测小鼠或其他动物模型的灵活性。
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