Новое исследование проливает свет на сложную динамику болезни Паркинсона

Новое исследование проливает свет на сложную динамику болезни Паркинсона

Болезнь Паркинсона поражает около 10 миллионов человек во всем мире, но то, как именно работает болезнь и методы лечения ее симптомов, остается немного загадочным. Исследователи из Стэнфорда проверили основополагающую теорию болезни Паркинсона и обнаружили, что она желательна, и этот результат может иметь последствия, выходящие далеко за рамки самой болезни Паркинсона, сообщает 2 мая в Nature.

Рассматриваемая теория, известная как гипотеза скорости, гласит, что болезнь Паркинсона возникает в результате дисбаланса мозговых сигналов, приказывающих телу начать и прекратить движение.

"Идея заключалась в том, что было слишком много «стоп» и недостаточно «вперед», и поэтому возникают трудности с движением," сказал Марк Шнитцер, старший автор исследования, доцент биологии и прикладной физики и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза.

Но это только часть истории, – сказал Шнитцер, соруководитель Stanford Cracking the Neural Code Program, а также член Stanford Bio-X и Стэнфордского института неврологии. По факту, "Начните" а также "останавливаться" сигналы более сложны и структурированы, чем предполагает гипотеза скорости, и болезнь Паркинсона частично отражает потерю этой сложности и структуры.

Новые методы проверки старой идеи

Врачи десятилетиями знали, что болезнь Паркинсона связана с потерей нейронов в области мозга, называемой черной субстанцией, и что эта потеря затрагивает мозговые цепи, которые, как считается, отвечают за начало и прекращение движения. Имея это в виду, гипотеза скорости казалась вполне разумной: если была аномальная нейронная активность в цепях запуска или остановки, это могло привести к двигательным проблемам, связанным с болезнью Паркинсона.

Но проверка этой гипотезы оказалась сложной, потому что нейроны, составляющие эти два пути, тесно переплетены. Чтобы увидеть, действительно ли нейроны стартового пути подавлены, как предполагала гипотеза скорости, в то время как нейроны стоп-пути были сверхактивными, исследователям нужен был способ отслеживать активность отдельных нейронов.

Для этого Шнитцер, научный сотрудник Джонс Паркер, бывший аспирант Шнитцера Джесси Маршалл и его коллеги обратились к мышам, которые были генетически модифицированы, так что нейроны в путях запуска и остановки мигали зеленым, когда они были активны. Команда исследовала мышей в трех различных условиях: нормальные здоровые условия; состояние, имитирующее болезнь Паркинсона; и то же состояние, подобное болезни Паркинсона, но на этот раз леченное L-допа (леводопа), наиболее распространенным лекарством от симптомов Паркинсона.

Затем команда заглянула в мозг своих мышей с помощью миниатюрных налобных микроскопов, чтобы найти зеленые вспышки света, которые указывают на то, что запускают и останавливают нейроны.

Сияющий свет на деталях

Почти сразу были сюрпризы. "Мы нашли всю эту неоткрытую структуру" в обоих направлениях, сказал Маршалл. Вместо того, чтобы все нейроны в одном или другом пути загорались одновременно, как предполагала гипотеза скорости, определенные кластеры, казалось, были связаны с определенной активностью. У здоровых мышей кластер на стартовом пути может загореться, когда мышь начинает поворачивать налево, в то время как другой кластер на стоп-пути может загореться, когда эта мышь закончит ухаживать за своим хвостом.

Было больше сюрпризов у ​​мышей, имитирующих болезнь Паркинсона. Хотя активность на стартовом пути была меньше, как предсказывала гипотеза скорости, активность на пути остановки стала неструктурированной. Вместо того, чтобы подавлять отдельные движения – "перестань ухаживать" или "перестань поворачивать налево," скажем – траектория остановки теперь, казалось, подавляла сразу много разных движений.

Команда обнаружила, что лечение этих мышей L-допа восстановило нормальную активность как в стартовом, так и в стоповом путях, но все пошло не так, если доза была слишком высокой. Теперь в цепи остановки было меньше активности, в то время как активность в цепи запуска потеряла свою структуру, так что теперь она будет инициировать движения несколько случайным образом, а не скоординированным образом, характерным для здоровых мышей. Это открытие может помочь объяснить один из наиболее распространенных и видимых побочных эффектов лечения болезни Паркинсона – резкие неконтролируемые движения, известные как дискинезия, – сказал Шнитцер.

Помимо болезни Паркинсона

Идея о том, что болезнь Паркинсона влияет не только на уровень, но и на структуру активности в цепях запуска и остановки, может изменить то, как исследователи думают о болезни Паркинсона и ряде других заболеваний, среди которых болезнь Хантингтона, синдром Туретта, хроническая боль и даже шизофрения. чтобы использовать аналогичный базовый механизм, сказал Паркер.

По словам Шнитцера, помимо лучшего понимания этих условий, результаты могут в конечном итоге привести к лучшим результатам для пациентов с этими заболеваниями. В частности, дополнительные тесты, сравнивающие L-допа с двумя другими, менее эффективными препаратами Паркинсона, показали, как L-допа полностью восстанавливает активность в нейронах, которые контролируют движение, в то время как другие этого не делают, что намекает на то, что можно проверить новые лекарства, изучив их влияние на паттерны мозговой деятельности.

"Итак, у нас может быть новый способ тестирования и скрининга новых лекарств, непосредственно глядя на активность нейронной цепи," Шнитцер сказал.

2 комментария к “Новое исследование проливает свет на сложную динамику болезни Паркинсона”

Оставьте комментарий