Les chercheurs de Caltech tracent à l'extérieur des voies des neurones responsables des handicaps moteurs de Parkinson

Puisque des milliards de neurones sont bourrés dans notre cerveau, les circuits neuronaux qui sont responsables de régler nos comportements sont par la nécessité fortement mélangée. Ce Web embrouillé le rend compliqué pour que les scientifiques déterminent exact que les circuits font ce qui. Maintenant, utilisant deux techniques de laboratoire frayées en partie chez Caltech, les chercheurs de Caltech ont tracé à l'extérieur les voies d'un ensemble de neurones responsables des genres de handicaps moteurs--comme la marche de difficulté--trouvé dans les patients présentant la Maladie de Parkinson.

Le travail--du laboratoire de Viviana Gradinaru (SB '05), professeur adjoint de biologie et bureau d'études biologique--a été publié le 20 avril dans le Neurone de tourillon.

Dans les patients présentant la Maladie de Parkinson, des troubles et la difficulté de démarche avec le reste sont souvent provoqués par la dégénérescence d'un type particulier de neurone--neurones cholinergiques appelés--dans une région du tronc cérébral appelé le noyau de pedunculopontine (PPN). Les Dégâts à cette même population des neurones dans le PPN sont également joints aux comportements récompense-basés et aux troubles, tels que la dépendance.

Précédemment, les chercheurs n'avaient pas pu démêler les circuits neuraux provenant du PPN pour comprendre comment des dépendances et les handicaps moteurs de Parkinson sont modulés dans la même population des cellules. En Outre, cette incertitude a produit un barrage à traiter ces symptômes de moteur. Après tout, profondément stimulation de cerveau--dans ce qu'un dispositif est inséré dans le cerveau pour fournir des pouls électriques à une région visée--peut être utilisé pour rectifier des difficultés de marche et de reste dans ces patients, mais sans savoir exact qu'une partie du PPN à l'objectif, la procédure peut aboutir aux résultats mitigés.

« Les circuits responsables de régler nos comportements ne sont pas, où ce côté fait la locomotion et ce côté récompense, » Gradinaru bien aligné dit, et cet arrangement désordonné résulte de la voie que des neurones sont structurés. Beaucoup pendant qu'un arbre avance à la masse avec de longues racines, neurones se composent d'un corps cellulaire et d'un long axone chaîne de caractères chaîne de caractères qui peuvent diverger et projeter ailleurs dans différentes régions du cerveau. À cause de cette forme, les chercheurs ont réalisé qu'ils pourraient suivre les « racines » du neurone une région du cerveau à moins serrée que le PPN. Ceci les permettrait plus facilement au regard aux deux comportements très différents et comment ils sont mis en application.

Cheng Xiao, un scientifique supérieur de recherches chez Caltech et le premier auteur sur l'étude, a commencé en traçant les projections des neurones cholinergiques dans le PPN d'un rat utilisant une technique développée par la Technique appelée de Passive CLARITY de laboratoire de Gradinaru, ou PACTE. Dans cette technique, une solution des produits chimiques est appliquée au cerveau ; les produits chimiques dissolvent les lipides dans le tissu et rendent cette région du cerveau optiquement transparente--diaphane, en d'autres termes--et capable reprendre les repères fluorescents qui peuvent étiqueter différents types de neurones. Les chercheurs pourraient alors suivre le chemin des neurones de PPN d'intérêt, marqués par une protéine fluorescente, en examinant simplement par le reste du cerveau.

Suivre cette méthode, Gradinaru et Xiao pouvaient tracer les axones des neurones de PPN comme ils ont avancé à deux régions du mésencéphale : le nigra ventral de substantia, une zone de point de repère pour la Maladie de Parkinson qui avait été précédemment associée avec la locomotion ; et la zone tegmental ventrale, une région du cerveau qui avait été précédemment associé avec la récompense.

Ensuite, les chercheurs avaient l'habitude une technique électrique d'enregistrement pour maintenir les signes envoyés par des neurones de PPN--confirmant que ces neurones, en fait, communiquent avec leurs structures en aval associées dans le mésencéphale. Puis, les scientifiques ont continué pour déterminer comment cette population particulière des neurones affecte le comportement. Pour faire ceci, ils avaient l'habitude une technique qui Gradinaru aidé pour développer l'optogenetics appelé, qui permet à des chercheurs de manipuler des activités neurales--dans ce cas, en excitant ou en empêchant les projections neurales de PPN dans le mésencéphale--utilisant différentes couleurs de la lumière.

Utilisant l'élan optogenetic chez les rats, les chercheurs ont trouvé que cela exciter les projections neuronales dans le nigra ventral de substantia stimulerait l'animal marcher autour de son environnement ; en revanche, ils pourraient arrêter le mouvement de l'animal en empêchant ces mêmes projections. En Outre, ils ont constaté qu'ils pourraient stimuler le comportement qui recherche la récompense en excitant les projections neuronales dans la zone tegmental ventrale, mais pourraient entraîner le comportement opposé en empêchant ces projections.

« Nos résultats affichent que les neurones cholinergiques du PPN ont en effet un rôle en réglant les deux comportements, » Gradinaru dit. « Bien Que les neurones sont très en masse bourrés et mélangés, ces voies sont dans une certaine mesure consacrées aux comportements très spécialisés. » Déterminant quelles voies sont associées avec quels comportements pourrait également améliorer les futures demandes de règlement, il ajoute.

« Dans il a été au delà difficile de viser la demande de règlement au PPN parce que les neurones particuliers associés avec différents comportements sont mélangés à la source--le PPN. Nos résultats prouvent que vous pourriez viser les projections axonales dans le nigra de substantia pour des troubles des mouvements et des projections dans la zone tegmental ventrale pour des troubles de récompense, pendant que la dépendance est, » Gradinaru dit. De plus, il note, ces projections dans le mésencéphale sont beaucoup plus facile l'atteindre chirurgicalement que leur source dans le PPN.

Bien Que cette information neuve pourrait aviser des demandes de règlement cliniques pour la Maladie de Parkinson, le PPN est seulement une région du cerveau et il y a beaucoup plus d'exemples importants de connectivité qui doivent être explorés, Gradinaru dit. « Ces résultats mettent en valeur le besoin de plans fonctionnels et anatomiques cerveau cerveau de ces projections neuronales à longue portée ; nous avons prouvé que l'effacement et l'optogenetics de tissu activent des technologies dans la création de ces plans. »

Source : Institut de Technologie de la Californie