技术支持
Technical Support
企业资讯
News
关于我们
About Us
致力于为中国神经科研引进世界最先进的技术与设备

400-839-0899

【Nature】科学家最新研究发现:多巴胺只是运动 “启动器”!帕金森治疗思路或将改写...

发布时间: 2018/05/18浏览次数: 929

美国哥伦比亚大学Zuckerman心脑行为研究所的Rui M. Costa教授所带领的团队,于2018年1月31日在《自然》杂志中发表了一篇文章题为“Dopamine neuron activity before action initiation gates and invigoratesfuture movements”,在这篇文章中Costa教授通过使用美国INSCOPIX公司的nVista神经元超微成像系统(www.inscopix.com)发现,在运动发生前多巴胺会大量分泌,以促进运动的发生,而在运动的过程中,没有多巴胺运动仍旧可以持续进行。多巴胺对于运动的控制,学习以及记忆等过程至关重要,对于帕金森病的治疗也有重要的意义。


通讯作者介绍

Rui M. Costa, PhD| Columbia University

Rui M. Costa是哥伦比亚大学的神经科学教授,致力于使用遗传,电生理,光学和行为等方法,研究大脑中分子网络的变化如何改变神经回路,从而通过经验产生新的行动和自我塑造。



文章摘要


人们一直认为,在运动过程中,大脑需要持续分泌多巴胺,而帕金森患者由于多巴胺能神经元受损,所以会出现运动障碍。因此,目前帕金森病的标准治疗方案,也是持续补充左旋多巴,使大脑内多巴胺维持在稳定浓度。


本篇文章通过美国Inscopix公司的nVista神经元超微成像技术以及光遗传学等手段,揭示了多巴胺神经元和运动之间的回路机制,为帕金森病治疗提供了新观点。

RuiM. Costa教授通过实验研究发现,虽然多巴胺对于运动是必须的,但是多巴胺只是运动的触发器。多巴胺会在运动前大量分泌,促进运动发生。而在运动的过程中,就算没有多巴胺,运动仍旧可以持续进行。这颠覆了我们以往的观点。

Costa教授的团队在首先小鼠脑内植入了一个复合装置,允许他们使用光遗传学手段控制并使用nVista神经元超微成像系统监测多巴胺能神经元的活性。在随后对小鼠的观察中,Costa教授发现,的确与之前的研究一样,小鼠在活动之前,大部分多巴胺能神经元都会出现短暂的激活。

随后,Costa教授便开始探索这一短暂的激活在随后运动中的作用。通过光遗传学手段,Costa教授可以快速的打开和关闭多巴胺能神经元,随后教授采用美国Inscopix 公司的神经元超微成像技术长时间跟踪观察多巴胺能神经元。结果发现,多巴胺能神经元的短暂激活对于小鼠的运动开始以及运动的活力显著相关,而与随后运动的持续状态无关。

Costa教授发现,当在小鼠处于静止状态时,如果关闭多巴胺能神经元,那么接下来小鼠几乎不会移动,或者移动速度十分缓慢。而在小鼠静止时,短暂激活多巴胺能神经元,那么小鼠接下来活动的概率就会大大增加,同时,移动速度也显著加快。更重要的是,Costa教授发现,当小鼠开始运动后,就算关闭了多巴胺能神经元,小鼠的运动也不不会受到干扰,依旧可以快速的运动并完成它们正在进行的动作。

因此,Costa教授表示,“这些结果表明了,为什么多巴胺能神经元活性对于运动如此重要,它可以作为运动启动或不启动的开关。这也可以更好地解释帕金森病患者所出现的运动障碍。”

同时,Costa教授还认为,“由于目前临床上左旋多巴在治疗帕金森时,都是持续提高患者脑内的多巴胺浓度,而不是仅仅当患者想要移动时。因此,长期使用左旋多巴所引起的运动障碍,如无意识地运动等可能也与此相关。所以,我们的研究表明,患者在有移动欲望地情况下,再提高多巴胺,可能会更好。



文章摘图


(a)FR8任务训练后期,微观结构

(b)在SNc中表达GCaMP6f后采用nVista神经元超微成像系统得到的成像视野!【nVista microscope的超高分辨率(1280*800像素)保证图像清晰。

(c)在FR8任务期间使用CNMF-E算法获得的示例轨迹

(d)按事件调制的神经元的百分比

(e)维恩图代表奖励和有关的神经元

(f)PETH的正面调制神经元每个事件和相应的热图

(g)按压后的反应

(h)等待启动控制杆按压顺序,ArchT之上的单个星号表示与1之间的显着差异

(i)潜伏期分布到运动开始。左下角,早期启动比例

(j)左侧按压率,右侧正常化速度


实验表明,多巴胺在运动发生之前的活动决定了未来运动发生的概率,但在运动期间没有多巴胺并没有进一步重要的表现。在运动开始之前SNc的多巴胺活性调节了运动发起的概率和潜伏期,采用精准的光遗传操作对SNc中的多巴胺分泌进行调节控制,发现这种控制并不会影响正在进行的运动


在本次研究中,美国Inscopix公司的神经元超微成像技术非常亮眼,nVista & nVoke(结合光遗传)这两套系统不仅可以长时间跟踪并记录单个神经元,更能让您实时目睹实验对象脑内1000+神经元实时放电情况。nVista 3.0 更是全面升级,现在Microscope仅重1.8g,数据分析软件也有了重大的技术突破,自动聚焦解放您的双手!请相信我们一直在为更好地服务于您伟大的科研计划而努力!


参考文献:

Dopamine neuron activity before action initiationgates and invigorates future movements,Nature,2018


拓展了解





       近年来,在体萤光显微钙成像研究越来越广泛,美国INSCOPIX公司拥有着完全成熟的nVista技术团队与Inscopix数据分析软件,并且lens的长度已能达到深部脑区,最新研发的nVoke更是在nVista的基础上增加了光遗传功能,能够帮助您更深入全面地解码大脑,完全满足您对于在体钙成像的脑神经测量。美国INSCOPIX公司作为miniscope技术的发明者和引领者,将竭诚助力您伟大的实验计划。


       更多详细信息,请关注我司官网:www.glo-bio.com.cn。


       美国 INSCOPIX公司提供多种lens选项,确保其最适用于您的脑成像实验:


Inscopix nVista已发表论文(部分)

Identification of a motor-to-auditory pathway important for vocal learning

Todd F Roberts, Erin Hisey, Masashi Tanaka, Matthew G Kearney, Gaurav Chattree, Cindy F Yang, Nirao M Shah & Richard Mooney;Nature Neuroscience 20, 978–986 (2017)


In vivo imaging of neural activity

Weijian Yang& Rafael Yuste;Nature Methods 14,349–359(2017)


Delay activity of specific prefrontal interneuron subtypes modulates memory-guided behavior

Tsukasa Kamigaki & Yang Dan;Nature Neuroscience 20, 854–863 (2017)


Active dentate granule cells encode experience to promote the addition of adult-born hippocampal neurons

Gregory W. Kirschen, Jia Shen, Mu Tian, Bryce Schroeder, Jia Wang, Guoming Man, Song Wu and Shaoyu Ge;Journal of Neuroscience 3 April 2017, 3417-16


Engrams and circuits crucial for systems consolidation of a memory

Takashi Kitamura, Sachie K. Ogawa, Dheeraj S. Roy, Teruhiro Okuyama, Mark D. Morrissey, Lillian M. Smith, Roger L. Redondo, Susumu Tonegawa;Science  07 Apr 2017


Neural ensemble dynamics underlying a long-term associative memory

Benjamin F. Grewe ,Jan Gründemann ,Lacey J. Kitch ,Jerome A. Lecoq, Jones G. Parker,Jesse D. Marshall ,Margaret C. Larkin ,Pablo E. Jercog ,Francois Grenier ,Jin Zhong Li,Andreas Lüthi ,Mark J. Schnitzer;Nature 543, 670–675 (30 March 2017)


(论文持续发表中,全球的科学家通过使用Inscopix nVista已发表了几十篇论文!)


格罗贝尔生物科技公司依托强大的学术资源和第一手的国际科研信息,致力于引进国外先进的科学仪器设备,服务于中国科研用户。目前公司经营的产品涉及:神经元超微成像,电生理,眼动追踪,动物行为学设备等,产品出自世界各地著名的生物仪器制造商,其中,由我们代理的国外知名厂家包括:美国Inscopix, 美国NeuroNexus Technologies, 加拿大VPixx Technologies, 美国Stoelting - ANY-maze, 美国TDT,以色列Optical Imaging,加拿大Rogue Research,英国Scientifica,美国 ISCAN, 以色列NAN INSTRUMENTS等。


相关新闻