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Weg zur Parkinson-Krankheit aufgegliedert

Das verräterische Zeichen der Parkinson-Krankheit ist der Zusammenbruch der Bewegung, der durch eine Abnahme der Dopaminzufuhr in die Gehirnregion verursacht wird, die sich mit der Bewegungskontrolle beschäftigt. Wie genau dieser Verlust von Dopamin in Gehirnzellen durch Parkinson-Krankheit beeinflusst wird, wird in einer neuen Studie von MIT dargelegt.
Die Ergebnisse, die in der veröffentlicht werden Journal für Neurowissenschaft, detailgenaue Beeinträchtigungen, die durch den Verlust von Dopamin verursacht werden, und wie Behandlungen entwickelt werden können, um diese zu erreichen.
Ann Graybiel, Professorin am MIT Institute und Mitglied des McGovern Institute for Brain Research am MIT, sagte:

"Wir kennen den Neurotransmitter, wir kennen grob die Bahnen im Gehirn, die betroffen sind, aber wenn man genau hinkommt und fragt, was genau die Abfolge von Ereignissen im Gehirn ist, wird das ein bisschen härter."

Die Beseitigung von Dopamin

Diese Neuronen, die die Bewegung steuern, befinden sich in einem Teil des Gehirns, das Striatum genannt wird - das Informationen aus zwei großen Bereichen erhält - dem Neokortex und einer kleinen Region, der so genannten Substantia Nigra.
Die Aufgabe des Cortex besteht darin, sensorische Informationen und Blaupausen für zukünftige Aktionen zu senden, während die Substantia nigra Dopamin sendet, das dabei hilft, den gesamten kortikalen Input zu kontrollieren.
Graybiel erklärt:
"Dieses Dopamin moduliert die Interaktionen des Schaltkreises irgendwie so, dass wir uns nicht zu sehr bewegen, wir bewegen uns nicht zu wenig, wir bewegen uns nicht zu schnell oder zu langsam, und wir werden nicht übermäßig repetitiv Bewegungen, die wir machen. Wir sind genau richtig. "

Die Parkinson-Krankheit entwickelt sich, wenn die Neuronen, die die Substantia nigra mit dem Striatum verbinden, absterben - wodurch eine essentielle Dopaminquelle eliminiert wird. Über diesen Prozess ist nicht viel bekannt, jedoch ist bekannt, dass nicht genug Dopamin zu Bewegungsproblemen führt.
Eine typische Behandlung für einen Parkinson-Patienten umfasst L-Dopa - ein Ersatz für das verlorene Dopamin. Allerdings hört diese Therapie normalerweise nach fünf bis zehn Jahren auf zu arbeiten, und die Symptome verschlechtern sich.
Um zu untersuchen, wie sich der Dopaminverlust auf das Striatum auswirkt, deaktivierten die Forscher Dopamin-freisetzende Zellen auf einer Seite des Striatums - mit Ratten. Dies kann die Anfangsphase von Parkinson imitieren - wenn Dopamin nur auf einer Seite des Gehirns eliminiert wird.

Die Forscher dokumentierten die elektrische Aktivität in mehreren einzelnen Neuronen, während die Ratten in einem T-förmigen Labyrinth liefen. Gemäß dem Stichwort, das ihnen gegeben wurde, wurden die Ratten dafür belohnt, dass sie rechts oder links richtig pflückten, als sie sich dem T näherten.
Die Forscher konzentrierten sich auf zwei Neuronen: Projektionsneuronen - die Nachrichten vom Striatum zum Neokortex senden, um Bewegungen zu starten oder zu stoppen; und schnell spiking Interneuronen - die lokale Kommunikation innerhalb des Striatums ermöglichen.
Unter den Projektionsneuronen fanden die Forscher zwei Subtypen: diejenigen, die Minuten vor dem Start der Ratten aktiv waren und solche, die während des Laufs aktiv waren.
Überraschenderweise fanden die Forscher das im Dopamin-abwesenden Striatum entwickelten die Projektionsneuronen im Allgemeinen normale Aktivitätsmuster.
Vor oder während des Laufs wurden sie noch aktiver - diese Hyper-Drive-Effekte waren damit verbunden, ob die Ratten die Labyrinth-Aufgabe lernten oder nicht.
Die Interneuronen dagegen entwickelten niemals die Brennmuster, die man beim Lernen in normalen Interneuronen sieht - Auch nachdem die Ratten gelernt haben, das Labyrinth zu laufen. Die lokalen Schaltungen wurden deaktiviert.

Wiederherstellen der Neuronenfunktion

Bei Behandlung mit L-Dopa hatten die Raten normale Aktivität in den Projektionsneuronen wiederhergestellt - aber die normale Aktivität in den Interneuronen wurde nicht wiederhergestellt.
Ein Grund dafür könnte sein, dass Zellen werden durch den Verlust von Dopamin dissoziiert, obwohl L-Dopa verabreicht wird - die lokalen Schaltkreise können nicht verändert werden, um darauf zu reagieren.
Die aktuelle Studie ist die erste ihrer Art, um das zu enthüllen Die Auswirkungen des Dopaminverlustes hängen von der Art des Neurons sowie von der Phase des Aufgabenverhaltens ab - und davon, wie gut die Aufgabe gelernt wurde.
Das Forschungsteam wird nun daran arbeiten, Dopaminspiegel in verschiedenen Teilen des Gehirns zu berechnen, während die Ratten mit Dopamin-Drainage neue Verhaltensweisen lernen.
Geschrieben von Kelly Fitzgerald

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