The neurons that restore walking after paralysis
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Notice bibliographique
Résumé
Abstract A spinal cord injury interrupts pathways from the brain and brainstem that project to the lumbar spinal cord, leading to paralysis. Here we show that spatiotemporal epidural electrical stimulation (EES) of the lumbar spinal cord 1–3 applied during neurorehabilitation 4,5 (EES REHAB ) restored walking in nine individuals with chronic spinal cord injury. This recovery involved a reduction in neuronal activity in the lumbar spinal cord of humans during walking. We hypothesized that this unexpected reduction reflects activity-dependent selection of specific neuronal subpopulations that become essential for a patient to walk after spinal cord injury. To identify these putative neurons, we modelled the technological and therapeutic features underlying EES REHAB in mice. We applied single-nucleus RNA sequencing 6–9 and spatial transcriptomics 10,11 to the spinal cords of these mice to chart a spatially resolved molecular atlas of recovery from paralysis. We then employed cell type 12,13 and spatial prioritization to identify the neurons involved in the recovery of walking. A single population of excitatory interneurons nested within intermediate laminae emerged. Although these neurons are not required for walking before spinal cord injury, we demonstrate that they are essential for the recovery of walking with EES following spinal cord injury. Augmenting the activity of these neurons phenocopied the recovery of walking enabled by EES REHAB , whereas ablating them prevented the recovery of walking that occurs spontaneously after moderate spinal cord injury. We thus identified a recovery-organizing neuronal subpopulation that is necessary and sufficient to regain walking after paralysis. Moreover, our methodology establishes a framework for using molecular cartography to identify the neurons that produce complex behaviours.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,004 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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