Medulläre und C3–C4 propriospinale Bahnen, die die Kontrolle der Vordergliedmaßenbewegung bei Säugetieren zugrunde liegen

Klassische Modelle verbinden zielgerichtete Bewegungen der oberen Gliedmaßen mit kortikalen motorischen Arealen und die Kontrolle des Gleichgewichts mit dem Hirnstamm. Jüngste Studien an Nagetieren legen jedoch nahe, dass medulläre Regionen und lokale spinale Schaltkreise ebenfalls zur Ausführung der Vordergliedmaßen beitragen, was unklar lässt, ob diese Ergebnisse auf den Menschen zutreffen. Kritisch bleibt das dynamische Zusammenspiel zwischen medullären motorischen Regionen, intersegmentalen spinalen Netzwerken und kortikalen sensorimotorischen Arealen während der Kontrolle von Handbewegungen wenig verstanden. Hier zeigen wir durch funktionelle MRT (fMRT)-Studien an Menschen und Mäusen während Aufgaben zur Bewegung der Vordergliedmaßen topografisch organisierte corticomedulläre Netzwerke, die die Bewegung der Vordergliedmaßen regulieren, und zwar bestehend aus der lateralen rostralen Medulla (Lat-RM) und der kaudalen Medulla (CauM). Bei Mäusen erhöhte sich die corticomedulläre Kopplung sowohl in CauM als auch in Lat-RM systematisch entlang eines ventro-medio-dorsalen Gradienten, mit den stärksten Verknüpfungen zu primären motorischen und prämotorischen Kortexarealen. Bei Menschen lenkten höhergradige sensorimotorische Regionen die stärkste Konnektivität zu CauM und Lat-RM, während die weiter medial gelegene mediale rostrale Medulla schwach beteiligt blieb. Darüber hinaus zeigte die gleichzeitige Gehirn- Rückenmarks-fMRT ausgeglichene funktionale Territorien innerhalb des menschlichen C3-C4-zervikalen Rückenmarks, wobei ventrale Regionen eine starke Konnektivität zur Medulla und dorsale Regionen zu den unteren zervikalen Segmenten aufwiesen. Zusammen identifizieren unsere Ergebnisse ein konserviertes corticomedulläres Netzwerk, das der Kontrolle der Vordergliedmaßenbewegung über Arten hinweg zugrunde liegt, und decken Variationen in der kortikalen Beteiligung auf. Sie zeigen das Vorhandensein eines indirekten Weges, der sowohl den retikulospinalen Weg als auch das C3-C4 propriospinale System einbezieht, das zur feinen Handmotorik im Säugetiergehirn beiträgt.