研究人員發(fā)現(xiàn)觸發(fā)震顫的腦細(xì)胞及其控制方法

來自貝勒醫(yī)學(xué)院和德克薩斯兒童醫(yī)院的簡和丹鄧肯神經(jīng)科學(xué)研究所的研究人員提高了我們對(duì)震顫(最常見的運(yùn)動(dòng)障礙)如何發(fā)生的理解，為這種疾病的新治療方法開辟了可能性。

在研究動(dòng)物模型時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)特定類型的腦細(xì)胞(稱為浦肯野細(xì)胞)向其他神經(jīng)元發(fā)送信號(hào)的方式從常規(guī)方式變?yōu)橥话l(fā)信號(hào)時(shí)，會(huì)引發(fā)震顫。當(dāng)動(dòng)物接受深度腦刺激治療時(shí)，改變的信號(hào)模式恢復(fù)正常，震顫停止。刺激針對(duì)一組與浦肯野細(xì)胞交流的小腦神經(jīng)元。這項(xiàng)研究發(fā)表在eLife雜志上。

“震顫是身體一個(gè)或多個(gè)部位不自覺的、有規(guī)律的抖動(dòng)運(yùn)動(dòng)?？捎玫闹委煼椒ú⒉豢偸怯行У?，由于不知道涉及哪些細(xì)胞類型，在某種程度上，幫助患有這種疾病的人的新療法的開發(fā)是有限的，這在某種程度上是有限的，”第一作者阿曼達(dá)m布朗(Amanda M. Brown)說，她是貝勒大學(xué)羅伊西里托博士實(shí)驗(yàn)室的研究生。“在這項(xiàng)研究中，我們研究了動(dòng)物模型中與這種情況相關(guān)的潛在大腦活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)小腦中的浦肯野細(xì)胞可以觸發(fā)和傳遞震顫信號(hào)?！?

有不同種類的震顫。有些可能是間歇性或持續(xù)性的，偶爾發(fā)生，有些可能與許多其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)，如帕金森病、共濟(jì)失調(diào)或肌張力障礙。雖然震顫不會(huì)危及生命，但它可能會(huì)使日?；救蝿?wù)(如吃飯、喝水和走路)癱瘓或變得困難。

浦肯野細(xì)胞在震顫中起積極作用。

先前的研究表明，小腦浦肯野細(xì)胞的缺陷似乎是震顫的原因，小腦是一個(gè)參與運(yùn)動(dòng)、平衡、協(xié)調(diào)等功能的腦區(qū)。這些發(fā)現(xiàn)使布朗和她的同事能夠直接測(cè)試這種可能性。

首先，他們?cè)诨蛏舷似挚弦凹?xì)胞與小鼠模型中其他細(xì)胞交流的能力，并預(yù)期這些小鼠會(huì)顫抖。

布朗說：“令人驚訝的是，我們沒有看到地震。”“這告訴我們，浦肯野細(xì)胞的活性，而不是活性的喪失，對(duì)引起震顫非常重要。Purano細(xì)胞必須能夠向其他腦細(xì)胞發(fā)出地震信號(hào)?！?

然而，什么樣的信號(hào)會(huì)引起震顫呢？

為了回答這個(gè)問題，布朗和她的同事將電極放入小鼠的大腦，記錄了震顫和正常狀態(tài)下浦肯野細(xì)胞的活動(dòng)。

布朗說：“我們發(fā)現(xiàn)，在正常情況下，浦肯野細(xì)胞向其他腦細(xì)胞發(fā)出的信號(hào)遵循有規(guī)律的活動(dòng)模式，但在震顫時(shí)，這些信號(hào)會(huì)突然爆發(fā)?！?

進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，正是這種爆炸活動(dòng)引發(fā)了震顫。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)使用了一種叫做光遺傳學(xué)的技術(shù)，這種技術(shù)使科學(xué)家能夠用光來控制大腦活動(dòng)。布朗和他的同事設(shè)計(jì)了他們的光遺傳學(xué)方法，使浦肯野細(xì)胞突然發(fā)出信號(hào)。當(dāng)研究人員觸發(fā)類似爆發(fā)的活動(dòng)時(shí)，這些動(dòng)物就會(huì)顫抖。

布朗說：“通過改變浦肯野細(xì)胞產(chǎn)生的信號(hào)頻率，我們可以改變震顫的頻率?！?這表明小腦可能與許多不同類型的震顫有關(guān)."

通過腦深部刺激停止震顫。

目前，對(duì)于對(duì)藥物治療無反應(yīng)的震顫患者個(gè)體，通常推薦腦深部刺激，通常指向一個(gè)叫做丘腦的腦區(qū)，該腦區(qū)接收來自小腦等處的輸入。布朗解釋說，這種治療通常是有幫助的，但隨著時(shí)間的推移，其療效可能會(huì)降低。研究人員希望找到新的治療靶點(diǎn)位置，從而增加治療效果并持續(xù)更長時(shí)間。

研究人員建立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，這樣只有當(dāng)老鼠顫抖時(shí)，他們才能開始深度大腦刺激。結(jié)果令人興奮和鼓舞。他們表明，對(duì)小腦的腦深部刺激可以成功地將震顫的嚴(yán)重程度降低到正常水平。

貝勒兒童醫(yī)院和德州兒童醫(yī)院病理學(xué)、免疫學(xué)和神經(jīng)科學(xué)副教授Sillitoe說，“看到小腦深部腦刺激可以預(yù)防小鼠最嚴(yán)重的震顫，真的很令人興奮?！盨illitoe還是貝勒發(fā)展、疾病模型和治療學(xué)研究生項(xiàng)目的聯(lián)合主任?！氨M管這些發(fā)現(xiàn)令人鼓舞，但在將這種方法應(yīng)用于臨床之前，仍有大量工作要做。”

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