丘脑中有三种不同的脑回路导致了帕金森症的症状
帕金森病以运动障碍而闻名。患者通常会出现颤抖、失去平衡和难以发起运动。这种疾病还有一些不太为人所知的非运动性症状，包括抑郁症。
在对丘脑的一个小区域的研究中，麻省理工学院的神经科学家现在已经确定了影响帕金森病运动和非运动症状发展的三个不同的电路。此外，他们发现，通过控制这些电路，他们可以逆转帕金森的症状老鼠．
研究结果表明，这些电路可能是很好的目标新药研究人员说，这可以帮助对抗帕金森病的许多症状。
“我们知道丘脑在帕金森氏症中很重要，但一个关键的问题是，如何将一个电路组合在一起，可以解释帕金森氏症中发生的许多不同的事情。在电路水平上了解不同的症状可以帮助指导我们开发更好的治疗方法，”麻省理工学院James W.和Patricia T. Poitras大脑和认知科学教授冯国平说，他是哈佛大学和麻省理工学院布罗德研究所的成员，也是麻省理工学院麦戈文大脑研究所的副主任。
冯是这项研究的资深作者，该研究发表在今天的《自然．麦戈文研究所J. Douglas Tan博士后张颖和NIH K99奖获得者、Broad研究所麦戈文研究员Dheeraj Roy是这篇论文的主要作者。
跟踪电路
丘脑由几个执行不同功能的不同区域组成。其中许多，包括腓管束旁丘脑(PF)，有助于控制运动。这些结构的退化经常出现在帕金森病患者身上，这被认为是导致他们运动症状的原因。
在这项研究中，麻省理工学院的研究小组试图追踪PF丘脑是如何与其他丘脑相连的大脑区域希望更多地了解它的功能。他们发现PF丘脑的神经元投射到基底节区的三个不同部分，基底节区是一组涉及运动控制和其他功能的结构:尾壳核(CPu)、脑和脑丘脑核(STN)和伏隔核(NAc)。
罗伊说:“我们从展示这些不同的电路开始，我们证明了它们大部分不重叠，这强烈地表明它们具有不同的功能。”
进一步的研究揭示了这些功能。投射到CPu的电路似乎与一般的运动有关，并起到抑制运动的作用。当研究人员抑制这一回路时，老鼠会花更多的时间在笼子里移动。
另一方面，延伸到STN的电路对运动学习很重要——通过练习学习一项新运动技能的能力。研究人员发现，在一项任务中，这种回路是必要的，在这项任务中，老鼠学会在一根不断加速旋转的杆子上保持平衡。
最后，研究人员发现，与其他研究不同的是，连接PF丘脑和NAc的电路不参与运动活动。相反，它似乎与动机有关。抑制这一回路会在健康小鼠中产生类似抑郁的行为，它们将不再寻求糖水之类的奖励。
制药的目标
一旦研究人员确定了这三种回路的功能，他们就决定探索它们在帕金森病中的影响。为了做到这一点，他们使用了帕金森氏症小鼠模型，在这种模型中，中脑中产生多巴胺的神经元丢失了。
他们发现，在这个帕金森模型中，PF丘脑和CPu之间的连接得到了增强，这导致了整体运动的减少。
最后，研究人员表明，在帕金森模型中，从PF丘脑到NAc的连接也被中断，这导致小鼠出现抑郁样症状，包括失去动力。
利用化学遗传学或光遗传学，他们可以用药物或光来控制神经元的活动，研究人员发现他们可以操纵这三种回路中的每一种，从而逆转每种帕金森氏症症状。然后，他们决定寻找可能“可药物化”的分子靶点，并发现丘脑的三个PF区域中的每个区域都有表达不同类型的胆碱能受体的细胞，这些受体由神经递质乙酰胆碱激活。根据神经回路的不同，通过阻断或激活这些受体，他们也能够逆转帕金森症的症状。
“我们发现三种不同的胆碱能受体可以在这三种不同的PF电路中表达，如果我们使用拮抗剂或激动剂来调节这三种不同的PF种群，我们可以挽救运动，运动学习，以及PD小鼠的抑郁样行为，”张说。
帕金森氏症患者通常使用左旋多巴治疗，这是多巴胺的前体。而这种药可以帮助病人康复电机控制在美国，它对运动学习或任何非运动症状都没有帮助，而且随着时间的推移，患者会对它产生抗药性。
研究人员希望他们在这项研究中描述的电路可以成为新的帕金森疗法的靶点。他们在老鼠大脑回路中发现的神经元类型也在非人灵长类动物的大脑中发现，研究人员现在正在使用RNA测序来寻找在这些细胞中特异性表达的基因。
“rna测序技术将允许我们以细胞类型特定的方式进行更详细的分子分析，”冯说。“在这些细胞中可能有更好的药物靶点，一旦你知道你想要调节的特定细胞类型，你就可以识别出它们中的各种潜在靶点。”
进一步探索
