Unsere Forschung konzentriert sich auf die neuromotorische Steuerung des Zwerchfellmuskels während der Atmung. Phrenische Motoneuronen, die die Zwerchfellmuskelfasern innervieren, erhalten absteigenden exzitatorischen Input aus dem Hirnstamm, der hauptsächlich ipsilateral ist und daher durch eine Hemisektion des oberen zervikalen Rückenmarks oder C2SH gestört wird. Nach C2SH kommt es zu einer spontanen Erholung der ipsilateralen Zwerchfellaktivität, die die Neuroplastizität widerspiegelt.
Eine wichtige Entwicklung ist der Nachweis einer Rolle des vom Gehirn abgeleiteten neurotropen Faktors oder BDNF-Signalwegs durch seinen hochaffinen TrkB-Rezeptor bei der Wiederherstellung der Zwerchfellaktivität nach C2SH. Eine zweite Entwicklung ist der Einsatz von Ansätzen des maschinellen Lernens, um Hochdurchsatzanalysen der Zwerchfellaktivität während zahlreicher Atemzyklen zu ermöglichen. Der Mangel an zuverlässigen, unvoreingenommenen Hochdurchsatztechniken zur Bewertung grundlegender Elemente der neuromotorischen Kontrolle des Zwerchfells ist eine Herausforderung bei der Definition der Wiederherstellung der Funktion.
Dies ist besonders wichtig, wenn Sie es mit Aufnahmen von Tieren zu tun haben, die nicht betäubt sind. Bei unserer zervikalen Wirbelsäulenhemisektion bleibt der ipsilaterale dorsale Funiculus absichtlich intakt, wodurch die Defizite der Gliedmaßenmuskulatur minimiert werden, aber dennoch ein Verlust der Zwerchfellaktivität verursacht wird. Dieses Protokoll betont die Validierung des Verlusts der Zwerchfellaktivität zum Zeitpunkt der Operation und schafft damit einen klaren Ausgangspunkt für die Wiederherstellung der Zwerchfellmuskelfunktion.
Weitere Untersuchung der Rolle des BDNF-TrkB-Signalwegs bei der Neuroplastizität und Wiederherstellung der neuromotorischen Kontrolle des Zwerchfells nach einer Verletzung des zervikalen Rückenmarks.
