2021年7月26日

这一发现可能会改善帕金森氏症的治疗

不仅仅是走路:大脑核心区域的一个新角色 — 图形抽象。图片来源:DOI: 10.1016/j.cell.2021.07.002

几十年来，一个被称为中脑运动区的关键大脑区域一直被认为只是调节运动。现在，西尔维娅·阿伯团队的研究人员已经证明，该区域参与的不仅仅是走路，因为它包含不同的神经元群体，控制不同的身体动作。这些发现可能有助于改善帕金森病的某些治疗方法。帕金森病是一种神经退行性疾病，会导致震颤、僵硬和控制不同动作的问题。

即使是普通的走路动作也需要复杂的动作，比如姿势的变化和四肢的协调。科学家已经知道中脑运动地区它是中脑的一部分，参与调节走路和其他形式的运动在许多动物物种中。但是神经元在大脑的这一区域仍然存在争议。

通过对中脑运动区进行全新的观察，由巴塞尔大学生物中心和FMI的小组负责人Silvia Arber领导的研究人员，已经描述了与行走以外的运动有关的不同神经元群的特征。研究结果发表在细胞，呼吁重新思考这个中脑关键部分的作用。阿伯说:“令人惊讶的是，在这个每个人都认为与运动有关的区域内，许多神经元实际上并不与运动有关。”

在小鼠身上，研究人员使用尖端技术来标记和测量中脑运动区不同群体的兴奋性神经元的活动。研究小组发现了两个相互混杂的神经元群体——一个向脊髓发送神经元投影，另一个向相反的方向连接到被称为基底神经节的大脑区域。当老鼠长大后，与脊髓相连的神经元活动增加，而当动物在梳理或处理物体等行为中移动前肢时，其他神经元就会活跃起来。但研究人员发现，只有一小部分神经元在运动时启动。

接下来，该团队使用了一种叫做光遗传学的技术，在这种技术中，脑细胞经过基因工程改造，可以对光线做出反应，从而激活或抑制中脑运动区域的特定神经元群体。在一系列实验中，当老鼠四处走动时，研究人员激活了连接基底神经节的神经元。结果，动物们停止了行走，所有的身体动作都停止了。相反，当研究人员打开投射到脊髓的神经元时，老鼠站着不动，它们的头和前肢向前伸展。只有在某些情况下，伸展身体后，啮齿类动物开始行走。当这些神经元被沉默时，研究人员观察到相反的行为反应。

Arber团队之前的研究表明，来自中脑运动区域的神经元将投射信号发送到脑干中称为髓质的区域，参与了运动的控制。新的研究表明，那些直接连接到脊髓的神经元参与了调节身体伸展和姿势变化，而这些可能是开始运动的必要条件。

除了颠覆长期以来关于中脑运动区域作用的观点外，该研究还可能有助于缓解对药物无反应的帕金森病患者的姿势和步态问题。一种实验疗法使用一种叫做脑深部刺激该研究将电脉冲直接传递到帕金森病患者的中脑运动区，但结果并不一致。虽然一些患者报告疗效甚微，但另一些患者则经历了许多副作用。阿伯最近的研究结果给出了原因:应用电脉冲对所有神经元的影响以一种不受控制的方式影响不同神经元群体的活动。一个更好的策略是只刺激投射到脊髓或者延髓，Arber说。“针对并激活特定神经元的治疗方法可能非常成功，”她说。