中脑活动区神经元亚群的分别为帕金森差别症状的研讨供给新计谋

撰文 | Qi

活动对付全部物种的生存都是必不行少的，比方查找食品如许的探究性活动，以及逃离伤害如许的告急相应。无论何种活动情势，其乐成完成都必要对整个身材举行受控的姿势调解、肢体和谐，以及有用按捺与活动不兼容的其他活动步伐。

中脑活动区 (mesencephalic locomotor region, MLR) 通过整合很多输入并投射到下行和上行目的，发挥对活动调治至关紧张的作用。现在，已经通过电刺激和光遗传技能更深入地相识MLR地区内的功效多样性，比方，MLR-vGlut2（谷氨酸能）神经元作为短耽误活动举动的神经剖解学底子【1】等。相比之下，MLR地区中脚桥核（pedunculopontine nucleus, PPN）内和四周神经元功效的研究较少，有报道提出应用PPN深部脑刺激（deep brain stimulation, DBS）能对帕金森患者的步态宁静衡症状孕育发生差别影响【2, 3】，要害缘故原由大概是PPN地区的功效多样性，除了向延髓的下行投射外，另有对脊髓（spinal cord, SC）的轻细投射，但尚未在功效上举行研究。PPNv-Glut2神经元也有多个上行目的，比方基底神经节和丘脑等。这些细分大概解说了在帕金森患者中举行DBS和MLR刺激研究中的差别发觉。

克日，来自瑞士巴塞尔大学的Silvia Arber团队在Cell杂志上颁发了一篇题为Functional persity for body actions in the mesencephalic locomotor region 的文章，作者基于轴突目的、转基因标志表达、神经元运动谱和举动中的作用，将MLR-vGlut2 神经元分为差别亚群，并为设计出能改进涉及PPN地区的帕金森症状的新计谋提供了紧张信息。

起首，作者将具有Cre依靠条件性表达和逆行神经元靶向本领的腺相干病毒注射到选定的下行和上行MLR投射目的中（图1），以确定MLR-vGlut2神经元的准确定位。固然下行和上行MLR-vGlut2在很大水平上是独立的细胞群，但因为位于PPN地区内或四周，不克不及单纯通过位置来评估大概的差别功效。因为胆碱能 PPN神经元与谷氨酸能黑质（substantia nigra, SN）投射神经元相邻，作者想通过遗传本领来猎取这些神经元。为此，作者将AAV-PHPeB-flex-nTag 病毒注射到Rbp4Cre转基因小鼠品系中，投射至SN的上行神经元群体重要以Rbp4Cre 转基因 (MLR-Rbp4) 特异性标志。

图1. 逆行标志计谋

接下来，作者通过梯度折射率 (GRIN) 透镜与微型荧光显微镜耦合来监测差别神经元亚群的运动，重要是追踪频仍的自觉举动的产生，如站立、理毛和持握食品，利用高速视频和惯性传感器数据的监视进修算法来辨认举动变乱。效果表现，在站立历程中MLR > SC神经元运动最为明显，相反，MLR-Rbp4神经元在前肢举动如持握和理毛开始时体现出强活性。

基于上述效果，作者通过功效缺失和功效得到试验进一步验证MLR > SC和 MLR-Rbp4 神经元在举动中的作用。起首，作者在MLR > SC 神经元中表达了光敏感通道卵白stGtACR2（按捺作用），并在站立历程中举行双侧激活。有味的是，在光遗传按捺后不久，小鼠制止站立并收缩身材（图2）。相反，假如表达光遗传激活剂ReaChR，在刺激后不久，静止小鼠都市体现出同等的身材舒展。雷同的，将同样的两种卵白分别在MLR-Rbp4 神经元中表达，双侧光遗传学按捺可以导致身材活动不和谐，而激活会导致身材活动快速制止。

图2. 光遗传本领研究MLR > SC 神经元的功效

总的来说，这项研究形貌了PPN地区中清楚分别的上行和下行谷氨酸能神经元群体，而差别亚群的发觉对付帕金森患者的DBS干涉具有紧张意义：PPN-DBS 被实验作为一种大概的干涉步伐来改进这些抗药性症状，然而，数十年来尚未找到PPN内用于刺激的最佳位置。这一事情评释，针对差别症状（好比连结姿势稳健或肢体跨步）必要刺激差别投射神经元，为帕金森症状的研究和治疗开发了新的切入点。

原文链接：

http://doi.org/10.1016/j.cell.2021.07.002

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