腿和手臂执行非常不同的功能。我们的腿主要负责重复运动，例如步行和跑步。相比之下，我们的手臂和手必须能够执行许多高度专业化的工作-拿起笔，写字，握住叉子或拉小提琴，仅举三例。

但是，对于连接至手臂的脊髓区域和连接至腿部的脊髓区域的神经调节尚不十分了解。现在，Salk研究所在小鼠中进行的一项研究揭示了构成这些各种运动控制基础的神经元之间存在差异。该结果可能有朝一日导致针对脊髓损伤修复的量身定制基于干细胞的治疗方法，于2018年2月21日发表在《神经元》杂志上。

Salk的霍华德·休斯医学研究所研究员，这项研究的资深作者塞缪尔·帕夫(Samuel Pfaff)说：“关于脊髓的经典思维方式是，它是连接大脑或肌肉的连续神经元列。”“如果查看脊髓横截面的图像，控制手臂的区域和控制腿的区域之间的形状可能会有细微的变化，但是并没有明显的区别。”

由于采用了一些最先进的实验室技术，研究人员现在能够解码出导致两组肢体运动控制专业化的区别。

这些技术之一是使用分子标记来识别细胞亚群。在当前的研究中，研究人员集中于一组表达基因CHX10(发音为“ chex十”)的称为V2a的神经元。本杰明·H·刘易斯(Benjamin H. Lewis)主席帕夫(Pfaff)说：“我们已经知道这些神经元在脊柱各个层面的运动中都有贡献。”“但是这形成了一个自相矛盾的情况：控制臂的子宫颈水平和控制腿的腰水平的V2a神经元可能有什么不同?”

事实证明，尽管整个脊柱中都存在V2a神经元，但并非所有神经元都以相同的水平表达CHX10。首先，该团队使用一种称为RNA测序的技术来调查手臂区域和腿部区域之间的V2a神经元的基因表达差异(被认为等同于动物的前肢和后肢)。博士后研究助理，第一作者Marito Hayashi发现，在小鼠脊髓中，这些神经元的两个主要种群是分级的-从一个种群过渡到另一个种群。在颈(臂)区域，神经元在表达该基因的神经元与不表达该基因的神经元之间划分为50-50，而在腰(腿)区域，大多数V2a神经元表达该基因。

研究人员使用了一种称为光遗传学的技术-使用光来选择性地打开和关闭细胞-研究V2a神经元如何与肌肉控制神经元连接。他们发现，当在颈椎水平刺激V2a神经元时，与运动神经元的连接较弱，而在腰椎区域，这些连接则牢固而快速。

接下来，研究人员采用了一种实验室技术，在该技术中使用了一种改良的狂犬病病毒来追踪神经回路，该团队发现，在宫颈区域，许多不表达CHX10基因的V2a神经元都与大脑相连。相比之下，在大多数V2a神经元表达该基因的腰椎区域，这些神经元与运动神经元以及彼此紧密连接。根据Pfaff所说，这是有道理的，因为手和手臂的运动需要与大脑仔细协调，而腿部运动则更加自动化。

Hayashi补充说：“从历史上看，人们将V2a神经元视为同一地区的同一人群。”“但是我们发现，取决于脊髓内的节段，它们的分子谱以及因此的工作是不同的。”

Salk团队，包括生物信息学专家Shawn Driscoll，通过采用单细胞RNA测序技术研究了是否存在超过两个主要的V2a神经元群体，该技术可以识别以单个细胞分辨率表达的独特基因。这项研究导致进一步确定了V2a神经元的11个独特组。

未来的工作将更加集中于这些神经元之间的分子差异。