Неожиданное открытие в мозге заставляет пересмотреть исследования двигательных расстройств
Исследователи Виргинского политехнического института обнаружили, что активность клеток Пуркинье не предсказывает активность нейронов глубоких ядер мозжечка, ставя под сомнение давнее допущение в изучении мозжечковых расстройств.
Новое исследование нейробиолога из Виргинского политехнического института в Исследовательском институте Фралина при VTC ставит под вопрос давний подход к изучению хронических неврологических заболеваний, таких как дистония, атаксия и тремор. Эти расстройства возникают из-за проблем в мозжечке — области мозга, отвечающей за координацию движений. При нарушении работы мозжечка у людей могут возникать болезненные мышечные сокращения, необычные позы и неконтролируемая дрожь.
Долгие годы нейробиологи сосредотачивались на взаимосвязи между двумя типами клеток мозжечка. Одна группа, известная как клетки Пуркинье, подавляет активность другой группы — клеток глубоких ядер мозжечка. Из-за этой связи исследователи обычно предполагали, что наблюдение за активностью клеток Пуркинье дает надежную картину того, что происходит в глубоких ядрах. Новое исследование под руководством Мейке ван дер Хейден предполагает, что это допущение может быть неверным. Опубликованное в Journal of Physiology, исследование показало, что активность одного типа клеток не позволяет надежно предсказать активность другого, несмотря на их прямую анатомическую связь.
"Мы видим, что нет четкой линейной зависимости между активностью в клетках Пуркинье и в клетках глубоких ядер. Таким образом, наблюдение за одним типом клеток имеет очень ограниченную предсказательную силу для понимания того, что происходит в другом," — сказала ван дер Хейден, доцент института.
Влияние на дистонию, атаксию и тремор
Эти результаты могут иметь важные последствия как для исследований, так и для лечения мозжечковых двигательных расстройств. "Активность клеток Пуркинье и клеток глубоких ядер мозжечка нарушается при болезненном состоянии, и лучшее понимание взаимосвязи между этими типами нейронов в конечном итоге поможет оптимизировать лечение таких заболеваний, как дистония, атаксия и тремор," — сказала Алисса Лайон, докторант и первый автор статьи.
Одна из причин, по которой клеткам Пуркинье уделяется так много внимания, заключается в том, что их легче изучать. Они расположены во внешнем слое мозжечка, что делает их более доступными для исследователей. Клетки глубоких ядер, напротив, находятся глубже под поверхностью мозга, и их труднее измерять напрямую. В результате многие ученые использовали активность клеток Пуркинье в качестве полезного биомаркера того, что происходит в более глубоких клетках.
Неожиданные результаты записи мозжечка
В нормальных условиях клетки Пуркинье подавляют клетки глубоких ядер. Исходя из этой взаимосвязи, можно было бы ожидать, что большая активность клеток Пуркинье будет соответствовать более низкой активности в глубоких ядрах, а снижение активности Пуркинье будет иметь противоположный эффект. Чтобы проверить это предположение, исследовательская группа проанализировала базу данных электрофизиологических записей, полученных из доклинических моделей заболеваний мозжечка. Результаты не выявили значимой корреляции между активностью в двух популяциях клеток.
"Мы предполагаем, что если вы хотите знать, как ведет себя мозжечок в болезненном состоянии, вы должны смотреть на нейроны глубоких ядер, а не только на клетки Пуркинье," — сказала ван дер Хейден, которая также является сотрудником Школы нейронаук Виргинского политехнического института. Она добавила, что исследователи также должны быть осторожны в отношении стратегий лечения, которые сосредоточены на изменении активности клеток Пуркинье в ожидании, что клетки глубоких ядер отреагируют соответствующим образом.
"Это поучительная история для понимания активности мозжечка при болезни, а также для лечения этих сложных заболеваний," — сказала ван дер Хейден. "Нам нужно быть очень осторожными в своих предположениях и на самом деле проводить эксперименты для проверки наших гипотез."
