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神经科学家确定了两个不同的多巴胺神经元群体

2019-07-23 11:36:33 医学研究50℃

  神经科学家确定了两个不同的多巴胺神经元群体参与运动,奖励 2016年7月12日 西北大学的两位神经科学家通过率先发现两种截然不同的神经元,将多巴胺输送到负责运动和学习/奖励行为的重要大脑区域,从而确定了帕金森病可能缺失的神经化学信号。 几十年来,所有多巴胺神经元都以某种方式参与运动和奖励一直是教条,但这并没有真正意义上的,“该研究的资深作者Daniel A. Dombeck说。 “现在,在我们的录音中很明显,有不同种类的神经元。我们可以在表现动物中看到这一点。我们的研究结果可能有助于回答有关帕金森病和其他神经学谜团的许多问题。“ 温伯格艺术与科学学院神经生物学助理教授多姆贝克与博士后研究员Mark W. Howe一起进行了这项研究。 这些发现提供了一个新的框架,用于理解多巴胺系统在运动控制和学习/奖励中的作用,以及多巴胺系统的功能障碍如何导致一系列神经系统疾病。 在这项研究之前,几乎没有证据表明大脑中存在快速运动锁定的多巴胺信号。调查结果于今日(七月十一日)由Nature发表。 科学家们开发了先进的成像技术,以了解其他人之前没有见过的东西:纹状体大脑区域的两个不同的多巴胺神经元群体,一个携带运动控制和运动的信号,另一个传递关于不可预测(惊讶)奖励的信号。该研究结果推翻了当前多巴胺神经元如何影响行为的模型。 “关于多巴胺如何同时进行运动和基于奖励的行为,一直存在这种悖论”。豪说。 “我们发现它确实存在,并且每个人都有不同的人口。并且运动中的神经元在非常快速的时间尺度上关注它。这些是可能在帕金森氏症中受到影响的动力学。 该研究为帕金森氏症(一种由多巴胺神经元死亡引起的神经退行性疾病)的更有针对性的治疗方法的开发提供了重要信息。目前的治疗重点是取代全脑多巴胺的环境池。该研究表明,通过针对似乎最能参与运动控制的特定细胞类型,区域和时间尺度,未来的治疗可能更有效。 相关故事科学家发现了负责方向和记忆的脑细胞美国科学家科学家发现阿尔茨海默氏症中神秘细胞死亡的可能解释,帕金森研究显示动物如何记忆和定位食物来源Dombeck和Howe的高分辨率成像工具使他们能够观察多巴胺系统的动态活跃老鼠的前所未有的细节。在研究动物时,无论是在车轮上行驶还是接受不可预知的奖励,并在这些活动中对纹状体中多巴胺神经元的轴突进行成像,科学家们能够分开不同的多巴胺轴突并识别两个不同的群体。 根据实验,他们一次将几个轴突成像到几十个轴突,以查看活动的样子。当动物跑步时,与运动相关的轴突和帕金森病是活跃的,但是当动物获得奖励时则不然。 此外,利用光遗传学,研究人员表明他们可以通过在基因标记的运动轴突上发光来控制动物的运动,这表明多巴胺可以触发运动。 “这项研究改变了我们思考多巴胺神经元在运动中的作用的方式,”西北大学费因伯格医学院神经病学副教授Raj Awatramani说,他没有参与这项研究。 “这是该领域非常重要的研究。” Awatramani是多巴胺神经元多样性分子基础的专家,最近开始与Dombeck及其小组开展研究合作,进一步研究多巴胺神经元的功能和分子构成。 自然论文的亮点包括: •当动物开始移动时,来自多巴胺轴突的信号终止于纹状体(运动控制的中心区域)的发现被强烈而迅速地激活,然后随着动物在运动期间加速而表现出持续活动的爆发。 •在纹状体中用光(表达光激活的离子通道)打开多巴胺轴突可以快速诱导运动,表明观察到的信号与它们在产生运动中的功能作用之间的对应关系。 •表示不可预测的奖励的Axons在很大程度上不同于那些表明运动并且主要终止于纹状体不同区域的人:更多参与目标导向学习的领域。 资料来源:西北大学

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