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Nature:帕金森疾病研究取得重大突破!机体运动或许仅需要“一阵”多巴胺就能开启!

从早上到晚,我们从来不会停止在正确的时间和速度上来执行机体的动作,但帕金森疾病患者则会失去对机体自愿行动的自然控制能力,帕金森疾病是由制造多巴胺的神经元细胞死亡所诱发的,而神经元位于大脑的黑质区域;近日一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自哥伦比亚大学等机构的研究人员通过研究深入理解了这些神经元所具有的精确正常功能。

长期以来,研究人员一直希望能够理解为何多巴胺能神经元的缺失会诱发机体运动功能障碍而这正是帕金森疾病的标志,比如机体僵硬、动作缓慢等;目前被认为更为广泛接受的解释就是,机体为了能够正常移动,大脑会持续需要特定水平的多巴胺,而帕金森疾病患者会表现为进行性地失去多巴胺。

神经生物学家Joaquim Alves da Silva说道,帕金森疾病患者实际上并不会出现全身的运动问题,尽管这看起来让人难以置信,但如果在正确的时间,这些患者甚至还能骑自行车,然而这些患者所经历的运动问题(动作问题)具有一定的特殊性,其主要表现为运动的迟缓及困难等。

这项研究中,研究人员首次发现,神经活性的改变对于促进机体运动非常有必要,而且在运动开始之前多巴胺水平达到巅峰不仅能够调节运动开始,还能够调节机体的运动活力。此前研究中,研究者发现,在正常情况下,产生多巴胺的神经元活性会出现短暂的增加,而这种增加似乎能够优先于运动开始,但研究者仍然需要确定是否神经活性对于运动的开启至关重要。

文章中,研究人员利用光遗传学进行相关实验,这种技术能够帮助研究人员快速关闭神经元的开启/关闭,以这种方式研究者就能记录动物大脑黑质中的多巴胺能神经元的活性了;研究者将小鼠置于能够自由活动的区域,利用运动传感器来测定是否小鼠能在某个时刻移动,随后他们记录鉴别出的多巴胺神经元,而且在小鼠运动之前研究者还观察到了其机体中多巴胺神经元活性出现的短暂增加的现象。

随后研究者会用激光激活或关闭多巴胺神经元细胞,来观察小鼠是否会移动,研究者发现,激活多巴胺神经元半秒就足以促进其运动,然而当小鼠已经开始移动时如果神经元仍处于激活状态,那么小鼠就会“继续做它们正在做的事”,研究者Rui Costa博士说道,研究结果表明,多巴胺神经元的活性似乎扮演着一道门的角色,其能够允许会阻止机体运动的开启,同时我们还揭示了为何多巴胺对机体运动如此重要,以及帕金森疾病患者机体中多巴胺的缺失为何会诱发相关疾病症状的出现。

相关研究或将未研究人员开发治疗帕金森疾病的新型疗法提供新的思路,当患者对疗法/药物没有反应或无法服药时,就需要一种可替代的疗法了,这种疗法称之为“深度脑刺激”( deep brain stimulation,DBS),患者会被植入高频起搏器来阻断控制机体运动的大脑区域所产生的异常电信号,我们都知道,DBS疗法能够明显改善帕金森症状,但其同时也会带来一定副作用,本文研究表明,最好是当患者想要开始移动时对其进行脑刺激,这不仅能够有效促进其开始移动,还能够控制移动的活力,一旦证实这种可能性,研究人员或许就能使DBS疗法更加自然,从而也会减少患者出现不必要的副作用。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Joaquim Alves da Silva, Fatuel Tecuapetla, Vitor Paixão  et al. Dopamine neuron activity before action initiation gates and invigorates future movements. Nature 31 January 2018,doi:10.1038/nature25457