保持平衡的需要促进了身体和四肢协调性的发展

一项新的研究发现，随着斑马鱼幼体学习游泳，保持平衡的需求促进了身体和肢体协调性的发展。

这项研究于10月8日在eLife在线发表，研究发现，这种发育中的鱼依赖于它的前庭器官——相当于人类的内耳——因为它们的平衡感监督着维持水平所需的协调性的改善。该研究的作者表示，在进化过程中最好采用水平姿势，因为这样可以帮助动物移动、寻找食物和躲避捕食者。

由纽约大学医学院的研究人员领导，这项工作重点是斑马鱼幼虫，它们在水中游泳时发育。受精后(3至30天)，它们在环境中的发育比人类胎儿早得多，而后者在水中继续发育。子宫。这种外部发展使研究人员能够观察幼虫运动模式的变化，这种变化取决于类似于平衡人的大脑回路的运动。

首席研究员David Schoppik博士说：“平衡和运动之间的关系在罕见的疾病中被打破，如发育不协调。在共济失调中，多发性硬化症患者和中风患者会出现运动问题。”纽约大学医学院神经科学和生理学系助理教授。

Schoppik说，“我们希望在鱼类中进行的工作可以指导大脑对平衡线索处理不当所导致的疾病的治疗方法的发展。”

保持平衡

先前的研究表明鳍进化成了陆地动物的前肢，斑马鱼的胸鳍可能为前肢在协调运动中的作用提供了一个有用的模型。当成熟的人类学会走路时，他们会摆动手臂，弯曲躯干肌肉，从而减少角动量(前倾的趋势)。然而，这种协调发展的感觉却鲜为人知。

在整个进化过程中观察到的一个线索是，动物更喜欢保持水平，以满足它们对世界的平衡感和方向感。这组作者说，在陆地上，动物使用多种感官来判断自己相对于重力的方向，包括脚在地面上的力量感。研究人员表示，由于浮力，动物在陆地上的生物力学比在水下复杂得多。在水下，因为浮力，动物更依赖单一因素——它们的前庭感觉——来指导协调性的提高。

新的研究发现，斑马鱼幼体利用向上的身体旋转和胸鳍运动在水中攀爬。研究人员还观察到，随着年龄的增长，通过将较大的鳍运动与较小的身体运动相匹配，鱼苗可以更好地保持水平。幼鱼更容易像火箭一样翘起鼻子。

研究小组还发现，斑马鱼的耳石缺乏功能平衡系统，随着年龄的增长，在协调躯干和鳍的运动以实现姿态稳定方面不会变得更好。

研究结果还涉及小脑，小脑长期以来一直是肌肉运动协调的中心。这项新的研究表明，小脑功能障碍的斑马鱼不是使用仅在攀爬时产生升力的胸鳍，而是在试图潜水时使用它们。小脑中的浦肯野细胞尤其会阻断运动信号，从而在胸鳍运动与身体运动发生冲突时将其排除在外。

Schoppik实验室的博士后学者、该研究的共同作者大卫埃瑞克博士说，“我们的工作表明，鱼的大脑利用平衡信息产生肌肉收缩的正确组合，从而有效地游泳。”“现在我们知道这些鱼有很好的协调能力，我们可以测量大脑活动，以了解协调运动是如何组成的，以及在哪里组成的。”

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