神经是怎样支配肌肉运动的

　　
□ 任声权

　　

　　图为运动神经元末梢释放乙酰胆碱示意图。 AI制图

　　一直以来，很多人存在这样的疑惑，为什么牛、马等哺乳动物一出生就能站立，而人类却需要长时间才能行走。有动物学家计算得知，婴儿本来需要在母亲腹中待18-21个月，才能达到其他动物出生时就具有的行走能力。由于骨盆的限制，人类胎儿平均孕期只有9个月，就是出生后到一岁时，婴儿还不能行走。如果用科学的原理来解释，这就涉及到神经对肌肉的控制能力。

　　近日，美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员，无意中通过结构生物学“解锁”了神经对肌肉的控制能力。他们的研究成果在国际期刊《自然》上发表，这将为治疗重症肌无力提供新思路。

　　肌肉的发力是通过肌纤维收缩来实现的，这就需要运动神经元对骨骼肌进行控制，关键在神经肌肉接头，也就是运动神经元与骨骼肌肌纤维的连接点。

　　关于神经肌肉接头的工作模式，科学家已研究了一个多世纪，最终确定了运动神经元末梢释放的乙酰胆碱，像钥匙一样将骨骼肌肌肉细胞上的乙酰胆碱受体打开，开启了肌纤维的强烈收缩。

　　在最新研究中，科学家们采用冷冻电镜技术获得了肌肉乙酰胆碱受体在结合或不结合乙酰胆碱时的高分辨率三维结构。这项工作的挑战首先来自样本的获取。乙酰胆碱受体在骨骼肌中的重量占比极低，如果要从人类肌肉中分离，很难获得足够的组织样本。

　　于是，研究人员想到了容易获取乙酰胆碱较多的牛肉，转而从牛胚胎中获取肌肉，最终从每千克牛肉中获得了30微克纯化的乙酰胆碱受体。

　　在研究肌肉乙酰胆碱受体的高清三维结构图后，科研人员意外发现，从同一个胚胎组织样本中可以同时看到两种版本的受体：一种是未成熟的胚胎版本，一种是成熟的神经肌肉接头版本。两个版本的亚基组成存在区别。

　　通常来说，随着神经肌肉接头逐渐发育成熟，乙酰胆碱受体需要完成亚基转换，但如何从胚胎型转变到成熟型的结构原理并不清楚。而现在研究人员清楚地在牛胚胎早期的肌肉组织中看到两种版本的乙酰胆碱受体，一种促进神经末梢与肌肉形成连接，另一种可以控制肌肉的收缩。

　　与此同时，像牛、马这样的哺乳动物出生当天就能行走的疑问便得到解答：从肌肉来看，原来牛、马早在出生前就完成了乙酰胆碱受体亚基组成的发育转换，形成了成熟的神经肌肉接头，而人类控制骨骼肌收缩的能力并不是一出生就有的。人类在刚出生的几个月里，肌肉协调性很差，通常需要一年左右的时间才能形成成熟的神经肌肉接头。

　　该研究正式解锁了神经肌肉接头的工作模式，为重症肌无力患者带来福音，因为它的根源就是神经肌肉接头受到了破坏，导致患者无法有效控制骨骼肌收缩发力。

　　（作者系健康管理师、安徽省科普作家协会会员）

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