研究人员发现触发震颤的脑细胞及其控制方法

贝勒医学院和得克萨斯州儿童医院的Jan和Dan Duncan神经科学研究所的研究人员提高了我们对震颤(最常见的运动障碍)如何发生的理解,为这种情

贝勒医学院和得克萨斯州儿童医院的Jan和Dan Duncan神经科学研究所的研究人员提高了我们对震颤(最常见的运动障碍)如何发生的理解,为这种情况开辟了新疗法的可能性。

研究人员发现触发震颤的脑细胞及其控制方法

研究人员在与动物模型一起工作时发现,一种特定的脑细胞类型(称为浦肯野细胞)会在其向其他神经元发出信号的方式从规则方式转变为爆发信号时触发震颤。当用深脑刺激对动物进行治疗时,改变的信号模式恢复正常,并且震颤停止,该刺激针对与浦肯野细胞通讯的一组小脑神经元。该研究发表在eLife杂志上。

“震颤是身体一个或多个部位的不自主的,有规律的摇晃运动。可用的治疗并不总是有效的,并且通过不知道涉及哪种细胞类型,在某种程度上限制了开发新疗法来帮助患有这种疾病的人,这在一定程度上受到了限制, “第一作者,贝勒大学Roy Sillitoe博士实验室的研究生Amanda M. Brown说。“在这项研究中,我们在动物模型中研究了与这种情况有关的潜在大脑活动,并发现小脑中的浦肯野细胞可以触发并传播震颤信号。”

有不同类别的震颤。有些可能是间歇性的或恒定的,偶尔发生,或者有些可能与许多其他神经系统疾病有关,例如帕金森氏病,共济失调或肌张力障碍。尽管震颤不会危及生命,但它可能会致残或使日常必不可少的任务(如进食,饮水和散步)变得困难。

浦肯野细胞在震颤中起积极作用

先前的研究表明,小脑浦肯野细胞的缺陷,小脑是参与运动,平衡,协调和其他功能的大脑区域,似乎有助于震颤的产生。这些发现使布朗和她的同事直接检验了这种可能性。

首先,他们从基因上消除了浦肯野细胞与小鼠模型中其他细胞通讯的能力,并期望这些小鼠会发生震颤。

布朗说:“令人惊讶的是,我们没有看到震颤。”“这告诉我们,浦肯野细胞的活性而不是丧失活性对于引起震颤很重要。浦肯野细胞必须能够向其他脑细胞发出发震的信号。”

但是,哪种类型的信号会引发震颤?

为了回答这个问题,布朗和她的同事们将电极放入小鼠的大脑,并记录了震颤和正常状态下浦肯野细胞的活性。

布朗说:“我们发现在正常状态下,浦肯野细胞发送给其他脑细胞的信号遵循规律的活动模式,但是在震颤期间,这些信号会突然爆发。”

进一步的实验表明,正是这种爆发式活动触发了震颤。实验使用了一种称为光遗传学的技术,该技术可使科学家用光控制大脑活动。布朗及其同事设计了他们的光遗传学方法,目的是使浦肯野细胞突发性地发出信号。当研究人员触发了类似爆发的活动时,这些动物就出现了震颤。

布朗说:“通过改变浦肯野细胞产生的信号的频率,我们能够改变震颤的频率。”“这表明小脑可能与许多不同种类的震颤症有关。”

通过深部脑刺激来停止震颤

当前,对于患有震颤而对药物治疗无反应的个体,通常建议进行深脑刺激,并且通常将其定向到称为丘脑的大脑区域,该丘脑从小脑等地方接收输入。布朗解释说,这种治疗通常是有帮助的,但是随着时间的流逝,它的疗效可能会降低。研究人员希望能找到一个新的治疗目标位置,从而增加治疗效果并持续更长的时间。

研究人员建立了一个实验系统,使它们只有在小鼠发生震颤时才能开始深部脑刺激。结果令人兴奋和鼓舞。他们表明,对小脑进行深脑刺激可以成功地将震颤严重程度降至正常水平。

贝勒和得克萨斯儿童医院的病理学,免疫学和神经科学副教授,同时也是副教授的西利托说:“看到小脑深部脑刺激可以阻止小鼠中最严重的震颤,这真是令人兴奋。”Sillitoe还是Baylor开发,疾病模型和治疗学研究生课程的联合主任。“尽管这些发现令人鼓舞,但在将这种方法应用于临床之前,仍有许多工作要做。”

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