一项新的研究发现，随着斑马鱼幼虫学习游泳，保持平衡的需要推动了身体和四肢协调的发展。

该研究于10月8日在线发布在eLife上，该研究发现，这条发育中的鱼依赖其前庭器官-相当于人的内耳-因为它们的平衡感监督保持水平所需的协调性改善。研究作者说，在进化过程中最好采用水平姿势，因为它可以帮助动物移动，寻找食物并逃避食肉动物。

在纽约大学医学院的研究人员的带领下，这项工作的重点是斑马鱼幼虫，它们在水中游泳时会发育，受精后(3至30天)比人类胎儿在环境中发育要早得多，而后者继续在水中发育。子宫。这种外部发展使研究人员能够观察幼虫的运动方式变化，这些变化取决于使人平衡的类似于大脑回路的运动。

首席研究研究员David Schoppik博士说：“平衡与运动之间的关系在诸如发展性协调障碍等罕见疾病中被打破，在共济失调中，多发性硬化症患者和中风患者中出现运动问题。”纽约大学医学院神经科学与生理学系助理教授。

Schoppik说：“我们的希望是，在鱼类中进行的工作可以指导针对因大脑对平衡线索处理不当而引起的疾病的治疗方法的发展。”

平衡基础

过去的研究认为，鳍片进化成陆地动物的前肢，而斑马鱼的胸鳍可能为前肢在协调运动中的作用提供了有用的模型。成熟的人类学会走路时会摆动手臂并弯曲躯干肌肉，从而减少了角动量(向前倾斜的趋势)。但是，对这种协调发展的感觉知之甚少。

整个进化过程中观察到的一条线索是，动物更喜欢保持水平，以满足对世界的平衡感和方向感。这组作者说，在陆地上，动物使用多种感觉来判断它们相对于重力的方向，包括脚踩在地面上的力度感。研究人员说，由于浮力，动物在陆地上的相关生物力学要比水下要复杂得多，在水下，由于浮力的缘故，动物更依赖单一因素-它们的前庭感觉-来指导协调性的改善。

这项新研究发现，斑马鱼幼虫利用向上定向的身体旋转以及产生提升力的胸鳍运动来在水中爬升。研究人员还观察到，随着年龄的增长，通过将较大的鳍动作与较小的身体运动相匹配，鱼幼虫能够更好地保持水平。年轻的鱼更有可能像火箭一样先朝鼻子上抬。

研究小组还发现，斑马鱼被设计为在其耳耳石中缺乏功能-平衡系统的鱼型-在协调躯干和鳍的运动以达到姿势稳定性方面，随着年龄的增长并没有变好。

研究结果还涉及小脑，长期以来，小脑一直是协调肌肉运动(运动协调)的中心。这项新的研究表明，具有小脑功能障碍的斑马鱼，而不是仅在攀爬时才使用产生升力的胸鳍，而是在尝试潜水时使用它们。小脑浦肯野细胞尤其会阻塞促运动信号，从而在它们与身体运动发生冲突时排除胸鳍运动。

Schoppik实验室的博士后学者，研究合著者David Ehrlich博士说：“我们的工作表明，鱼脑利用平衡信息来产生正确的肌肉收缩组合，从而有效地游泳。”“现在我们知道这些鱼具有很好的协调能力，我们可以测量大脑活动来了解协调运动的组成方式和位置。”