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光遗传学帮助开发亨廷顿动物模型

亨廷顿舞蹈病是一种遗传性神经退行性疾病,其特征是由于大脑纹状体核中神经元的变性导致运动,认知缺陷和精神疾病的改变。UB神经科学研究所(UBNeuro)的研究人员领导的一项研究对这种疾病的发展所涉及的神经元回路之一进行了描述:背外侧纹状体核(DSL)中的次级运动皮层(M2)的连接。

这项发表在《 eLife》杂志上的研究表明,在具有病理学特征的动物模型中,光生化刺激电路可改善该疾病的典型症状。研究人员认为,这些结果为帕金森氏病和图雷特氏综合症等具有类似特征的其他病理学提供了启示。

 


这项研究的目的是分析导致亨廷顿氏病神经症状的大脑回路的变化。与IDIBAPS磁共振成像单元合作,研究人员使用该技术分析了连接大脑皮质与基底神经节纹状体核的电路中的功能改变,这在控制运动和行为中起着重要作用。文章作者 MercèMasana指出:“在具有该疾病症状的动物模型中进行的首次分析结果表明,大脑皮层与纹状体核的功能连通性已大大改变。在此之后,我们详细研究了一种特定的回路,根据先前的研究,该回路显示出该疾病的结构改变:次级运动皮层与背外侧纹状体的连接。”

为了研究这种电路的功能,研究人员使用了光遗传学技术,这是一种强大的创新技术,结合了遗传和光学方法,可以通过光选择性地增强大脑电路。“使用光遗传学技术,结合电生理学和微透析技术,我们可以确定患有亨廷顿病的模型中的M2-DLS回路释放了的谷氨酸水平有所降低”。

后来,研究人员再次使用光遗传学来反复增强改变后的电路。结果表明,这种刺激改善了该疾病的模型小鼠的症状。Mercè Masana指出:“应用这项技术后,我们看到了典型的病理运动学症状得到了扭转,这种情况伴随着被刺激回路的突触可塑性的恢复。”

尽管它在人体中的应用还远,但是该实验的成功提出了一种基于神经回路修复的潜在治疗策略。“新的研究表明,光遗传学可能是治疗大脑回路活动改变的疾病的有力工具,并且在将来,它可能会导致类似于帕金森氏病的深层脑刺激的新治疗方法。”,研究人员总结说。

资讯出处:Optogenetic stimulation improves alterations in Huntington's disease experimental models

原始出处:Sara Fernández-García et al, M2 cortex-dorsolateral striatum stimulation reverses motor symptoms and synaptic deficits in Huntington's disease, eLife (2020). DOI: 10.7554/eLife.57017


 
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