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映射神经元以改善帕金森氏病的治疗

由于数十亿个神经元塞满了我们的大脑,因此负责控制我们行为的神经元回路必然会高度混杂。这种缠结的网使得准确确定哪些电路在做什么变得很复杂。现在,加州理工学院的研究人员利用加利福尼亚理工学院(Caltech)率先采用的两种实验室技术,绘制出了一组神经元的通路,这些神经元负责在帕金森氏病患者中发现的各种运动障碍(例如行走困难)。

工作-从维维亚娜·格雷迪纳鲁,生物学和生物工程助理教授的实验室-被发表在杂志上的神经元。

在患者的帕金森氏症,步态障碍和与平衡的困难常常是由于神经元的特定类型的退化-所谓的胆碱能神经元-脑干的区域称为脚桥核(PPN)。PPN中同一神经元种群的损害也与基于奖励的行为和障碍(例如成瘾)有关。

以前,研究人员无法解开源自PPN的神经回路,以了解成瘾和帕金森氏运动障碍如何在同一细胞群中被调节。此外,这种不确定性为治疗这些运动症状创造了障碍。毕竟,深层大脑刺激(将设备插入大脑以将电脉冲传递到目标区域)可用于纠正这些患者的行走并平衡困难,但是却不知道确切地将PPN的哪一部分作为目标,该过程可能导致混合结果。

格拉迪纳鲁说:“负责控制我们行为的电路并没有很好地排列在一起,这一侧进行运动,而这一侧进行奖励。”这种无序排列是由神经元的结构方式引起的。就像一棵树从根部延伸到地面一样,神经元是由细胞体和一根长的线状轴突组成的,该轴突可以分散并投射到大脑的不同区域。由于这种形状,研究人员意识到他们可以跟随神经元的“根”到达比PPN少拥挤的大脑区域。这将使他们能够更轻松地了解这两种截然不同的行为以及如何实现它们。

加州理工学院的高级研究科学家,该研究的第一作者程晓,首先使用由Gradinaru实验室开发的一种称为被动透明性技术(PACT)的技术绘制了大鼠PPN中胆碱能神经元的投射图。在这种技术中,化学溶液被应用到大脑。这些化学物质溶解组织中的脂质,使大脑的该区域光学透明,并能够吸收可以标记不同类型神经元的荧光标记。然后,研究人员可以通过只看大脑的其余部分来跟踪感兴趣的PPN神经元的路径,该路径以荧光蛋白标记。

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