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2019 | OriginalPaper | Buchkapitel

Role of Renshaw Cells in the Mammalian Locomotor Circuit: A Computational Study

verfasst von : Priscilla Corsi, Emanuele Formento, Marco Capogrosso, Silvestro Micera

Erschienen in: Converging Clinical and Engineering Research on Neurorehabilitation III

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

In this study we considered the role of the inhibitory interneurons known as Renshaw cells (RC) in the activity of a simulated locomotor neural network. We used a n integrate-and fire-model to reproduce RCs experimental three-phases responses, consisting of a fast activation, a relaxation time and a slow activation. Simulations of RCs within a model of muscle spindle reflex neural network highlighted multiple roles of Renshaw cells in locomotion. We found that RCs synchronize the pool of motor neurons (MNs) they act on, and regulate the relative duration of the antagonist muscle bursts during the gait cycle. This refined model can be used to simulate the interaction between electrodes and spinal circuits to improve the efficacy of spinal cord stimulation protocols.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Jackson, A.: Neural interfaces for the brain and spinal cord–restoring motor function. Nat. Rev. Neurol. 8(12), 690–699 (2012)CrossRef Jackson, A.: Neural interfaces for the brain and spinal cord–restoring motor function. Nat. Rev. Neurol. 8(12), 690–699 (2012)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Angeli, C.E.: Altering spinal cord excitability enables voluntary movements after chronic complete paralysis in humans. Brain 137, 1394–1409 (2014)CrossRef Angeli, C.E.: Altering spinal cord excitability enables voluntary movements after chronic complete paralysis in humans. Brain 137, 1394–1409 (2014)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Moraud, E.M., Capogrosso, M., Formento, E., Wenger, N., DiGiovanna, J., Courtine, G., Micera, S.: Mechanisms underlying the neuromodulation of spinal circuits for correcting gait and balance deficits after spinal cord injury. Neuron 89, 814–828 (2016)CrossRef Moraud, E.M., Capogrosso, M., Formento, E., Wenger, N., DiGiovanna, J., Courtine, G., Micera, S.: Mechanisms underlying the neuromodulation of spinal circuits for correcting gait and balance deficits after spinal cord injury. Neuron 89, 814–828 (2016)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Renshaw, B.: Central effects of centripetal impulses in axons of spinal ventral roots. J. Neurophysiol. 9, 191–204 (1946)CrossRef Renshaw, B.: Central effects of centripetal impulses in axons of spinal ventral roots. J. Neurophysiol. 9, 191–204 (1946)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Hultborn, H., Denton, M.E., Wienecke, J., Nielsen, J.B.: Variable amplification of synaptic input to cat spinal motoneurones by dendritic persistent inward current. J. Physiol. 552(Pt 3), 945–952 (2003)CrossRef Hultborn, H., Denton, M.E., Wienecke, J., Nielsen, J.B.: Variable amplification of synaptic input to cat spinal motoneurones by dendritic persistent inward current. J. Physiol. 552(Pt 3), 945–952 (2003)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Maltenfort, M.G., Heecan, C.J., Rymer, W.Z.: Decorrelation actions of Renshaw interneuron on the firing of spinal motoneurons within a motor nucleus: a stimulation study. J. Neurophysiol. 80, 309–323 (1998)CrossRef Maltenfort, M.G., Heecan, C.J., Rymer, W.Z.: Decorrelation actions of Renshaw interneuron on the firing of spinal motoneurons within a motor nucleus: a stimulation study. J. Neurophysiol. 80, 309–323 (1998)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Windhorst, U.: Activation of Renshaw cells. Prog. Neurobiol. 35, 135–179 (1990)CrossRef Windhorst, U.: Activation of Renshaw cells. Prog. Neurobiol. 35, 135–179 (1990)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Nishimaru, H., Koganezawa, T., Kakizaki, M., Ebihara, T., Yanagawa, Y.: Inhibitory synaptic modulation of Renshaw cell activity in the lumbar spinal cord of neonatal mice. J. Neurophysiol. 103, 3437–3447 (2010)CrossRef Nishimaru, H., Koganezawa, T., Kakizaki, M., Ebihara, T., Yanagawa, Y.: Inhibitory synaptic modulation of Renshaw cell activity in the lumbar spinal cord of neonatal mice. J. Neurophysiol. 103, 3437–3447 (2010)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Carnevale, N., Hines, M.: The Neuron Book. Cambridge University Press, Cambridge (2009) Carnevale, N., Hines, M.: The Neuron Book. Cambridge University Press, Cambridge (2009)
11.
Zurück zum Zitat Bashor, D.P.: A large-scale model of some spinal reflex circuits. Biol. Cybern. 78(2), 147–157 (1998)CrossRef Bashor, D.P.: A large-scale model of some spinal reflex circuits. Biol. Cybern. 78(2), 147–157 (1998)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Stienen, A.H.A., Schouten, A.C., Schuurmans, J., van der Helm, F.C.T.: Analysis of reflex modulation with a biologically realistic neural network. J. Comput. Neurosci. 23, 333–348 (2007)CrossRef Stienen, A.H.A., Schouten, A.C., Schuurmans, J., van der Helm, F.C.T.: Analysis of reflex modulation with a biologically realistic neural network. J. Comput. Neurosci. 23, 333–348 (2007)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Kreuz, T., Haas, J., Morelli, A., Abarbanel, H.D.I., Politi, A.: Measuring spike train synchrony. J. Neurosci. Methods 165, 151–161 (2007)CrossRef Kreuz, T., Haas, J., Morelli, A., Abarbanel, H.D.I., Politi, A.: Measuring spike train synchrony. J. Neurosci. Methods 165, 151–161 (2007)CrossRef
Metadaten
Titel
Role of Renshaw Cells in the Mammalian Locomotor Circuit: A Computational Study
verfasst von
Priscilla Corsi
Emanuele Formento
Marco Capogrosso
Silvestro Micera
Copyright-Jahr
2019
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-01845-0_21

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