打破帕金森通路

帕金森病的主要标志是一个减速的运动引起的中断供应的多巴胺的大脑区域负责协调运动。虽然科学家已经明白这多年的一般过程,这种情况如何发生的具体细节仍不清楚。

“我们知道神经递质,我们知道大致的大脑通路被影响,但当你走到它,问到底是发生在大脑的一系列事件,让有点严厉,“安布耶尔说,麻省理工学院教授和麻省理工学院麦戈文脑研究所的成员。

布耶尔实验室的一项新的研究提供了洞察一些精确的损伤引起的多巴胺在大脑细胞的损失受到帕金森病的影响。发现,出现在3月12日在线版的《神经科学杂志》上,不仅可以帮助研究人员更好地理解这种疾病,而且还制定更有针对性的治疗。

论文的第一作者是Ledia埃尔南德斯,前麻省理工学院博士后。其他作者麦戈文研究所研究日本科学家日本久保田公司和丹,前麻省理工学院研究生马克豪和研究生Nune勒。

切断多巴胺

负责协调运动的神经元位于大脑纹状体的一部分,收到信息来自两个主要来源——大脑皮层和一个小区域称为黑质。大脑皮层继电器感官信息以及未来行动计划,而黑质多巴胺发送帮助协调所有的皮质输入。

“这多巴胺调节电路交互在这样一种方式,我们不要动太多,我们不运动太少,我们不移动速度过快或过慢,我们不要过于重复的动作。我们刚刚好,”布耶尔说。

帕金森病的发展,当连接的黑质纹状体神经元死亡,切断了一个重要的多巴胺来源;在这一过程并不完全理解,多巴胺翻译困难发起运动太少。大多数帕金森患者接受左旋多巴,可以代替失去的多巴胺。然而,通常影响消失后5到10年,和并发症出现。

学习如何影响纹状体多巴胺损失,研究人员禁用dopamine-releasing纹状体的细胞一侧,老鼠。这模仿通常发生在帕金森病的早期阶段,当多巴胺输入切断了大脑的一侧。

老鼠学会了跑t型迷宫,研究者在许多单个神经元电活动记录。老鼠奖励正确选择向左或向右运行接近T时,根据他们听到的提示。

研究人员专注于两种类型的神经元:投射神经元,它发送消息从纹状体到大脑皮层来启动或停止运动,和fast-spiking中间神经元,这使当地的通信在纹状体。投射神经元中,研究人员发现两种亚型——那些活跃的老鼠开始运行前,和那些活跃在运行。

dopamine-depleted纹状体,研究人员发现,令他们吃惊的是,投射神经元仍然相对正常活动的开发模式。然而,他们变得更加活跃时,他们通常活跃(之前或在运行)。这些hyper-drive效应相关的老鼠是否学会了迷宫任务。

中间神经元,从不发达的发射模式在学习期间正常的中间神经元,即使在老鼠学会了跑迷宫。当地的电路被禁用。

恢复神经功能

当研究人员然后用左旋多巴治疗的老鼠,投射神经元药物恢复了正常的活动,但没有带回正常的中间神经元的活动。一个可能的原因是,这些细胞成为多巴胺的断开连接的损失,所以即使左旋多巴,他们不再能塑造当地电路响应。

这是第一个研究表明多巴胺损失的影响不仅取决于类型的神经元,而且任务阶段的行为以及任务学习,根据研究人员。收集更多的细节,布耶尔的实验室正在对测量多巴胺水平在大脑的不同部位dopamine-depleted老鼠学习新行为。

实验室也设法恢复功能,纹状体中间神经元,左旋多巴治疗没有反应。研究结果强调治疗的必要性,针对具体不足,约书亚·戈德堡说,高级讲师在耶路撒冷希伯来大学的医学神经生物学。

这项新研究“改进我们升值(帕金森病)的复杂性,”戈德堡说,他并没有研究团队的一部分。“布耶尔的团队带回了多巴胺耗竭,讯息和多巴胺替代治疗,不影响大脑动力学或行为以一种统一的方式。相反,他们的效果是上下文相关的,不同影响各种神经元的数量。”

这项研究是由美国国立卫生研究院/国家神经疾病和中风研究所、全国帕金森基金会,斯坦利·h·希拉·g·悉尼基金,帕金森病基金会奖学金和富布赖特奖学金。