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解开大脑多巴胺能系统的秘密

本站发布时间:2023-12-09 15:18:07

多巴胺系统的一个worganoid模型显示了轻微的超声中心功能和对帕金森病的潜在应用该模型由Jü;在澳大利亚科学院分子生物技术研究所(IMBA),对多巴胺系统的结构、连接性和功能进行了复制测试这项研究于12月5日发表在《自然方法》杂志上,也揭示了慢性可卡因暴露对心脏能量回路的持久影响,即使在停药后也是如此

一个完整的神经网络,其核心是咖啡因,大脑中的多巴胺——这些回报是由大脑中的神经网络释放的神经递质多巴胺的一部分,被称为“多巴胺螺旋通路”。除了介导“回报”的感觉外,多巴胺神经在运动控制中发挥了关键作用,这与帕金森病无关尽管多巴胺很重要,但该系统的关键特征并没有被理解,也不存在帕金森病的病因在他们的新闻研究中,Jü;rgenKnoblichatIMB开发了多巴胺系统的类器官模型,该模型不仅展示了系统的形态和神经投射,还展示了其功能

阿莫德洛夫帕金森氏症

帕金森氏病的震颤性脑脊髓炎的特征性症状是由释放神经递质多巴胺(称为多巴胺能神经元)的神经元引起的当endopami能神经元死亡时,精细运动控制是稳定的,患者会出现震颤和不可控制的运动尽管多巴胺能神经元的缺失是帕金森病发展的关键,但其机制表明这种情况会发生,以及我们如何预防或修复多巴胺能系统尚不清楚

帕金森病的动物模型为帕金森病的发病提供了一个很好的参考,但即使老鼠没有完全发展出帕金森病,动物研究也证明了它是不合格的,因为它概括了帕金森病的所有标记特征此外,人脑中含有大量的多巴胺能神经元,这些神经元也在人脑中不同地连接,向纹状体和皮层发送投射DanielReumann解释道:“我们应该开发一种玻璃模型,概括人类在所谓的彩虹类器官中的特征。”;rgenKnoblichatIMBA,也是论文的第一作者他进一步解释道:“脑瘤是由人体干细胞形成的三维结构,可以用来理解人脑的发育和功能。”

该团队首先开发了一种称为中脑、纹状体和皮质的神经节模型——多巴胺系统中由神经元组成的区域——并开发了将这些器官融合在一起的方法在人脑中,多巴胺能神经元的半脑类器官向纹状体和皮质类器官发出投射Reumann回忆道:“有点令人惊讶的是,我们观察到多巴胺神经的高水平,以及多巴胺神经元和牛粪神经之间形成的突触。”

为了评估这些神经网络和突触是否正常工作,该团队与CedricBard的SAHMRI小组和澳大利亚弗林德斯大学合作,研究该系统中的神经是否会开始在神经网络中正常工作此外,当研究人员刺激含有多巴胺能神经元的大脑时,纹状体和皮层的神经元会对刺激做出反应Reumannsumsup说:“我们成功地完成了多巴胺循环,因为细胞不能正确布线,但也能一起工作。”

多巴胺系统的有机物模型可用于改善帕金森病的细胞治疗在第一次临床研究中,研究人员将多巴胺能神经元的前体注射到纹状体,以增强其自然神经功能然而,这些研究取得了混合成功在与瑞典马林帕拉特隆德大学的研究人员的合作中,该团队证明了多巴胺原代细胞被注射到多巴胺皮质模型的神经中,并在类器官中扩展了神经分析投射“我们的类器官系统可以为细胞治疗的条件提供一个平台,使我们能够在三维人类环境中观察复发细胞的活动,”Jü;该研究的主要负责人rgenKnoblich解释道“这使得研究人员能够更有效地区分前体,并提供一个平台,研究如何在靶区发现多巴胺,所有这些都可以通过计算的方式进行。”

对硬件系统的见解

多巴胺能神经元也会激发我们的每一次奖赏,从而为我们大脑中的“奖赏途径”奠定基础但是当多巴胺信号被抑制时会发生什么,比如上瘾?为了研究这个问题,有两种众所周知的抑制剂,即可卡因当类器官再次长期暴露于Cai时,超过80天,多巴胺循环在功能、形态和转录方面都发生了变化即使在实验结束前25天停止了容器暴露,这种变化仍然存在,这模拟了绘制的条件Reumann总结道:“即使在停止局部暴露近一个月后,可卡因对多巴胺能回路的影响仍然可见,这意味着我们无法研究多巴胺覆盖刺激对人类特异性环境系统的长期影响。”


来源:

Materials provided by
IMBA- Institute of Molecular Biotechnology of the Austrian Academy of Sciences.
注明: Content may be edited for style and length.


参考:

  1. Daniel Reumann, Christian Krauditsch, Maria Novatchkova, Edoardo Sozzi, Sakurako Nagumo Wong, Michael Zabolocki, Marthe Priouret, Balint Doleschall, Kaja I. Ritzau-Reid, Marielle Piber, Ilaria Morassut, Charles Fieseler, Alessandro Fiorenzano, Molly M. Stevens, Manuel Zimmer, Cedric Bardy, Malin Parmar, Jürgen A. Knoblich.
    In vitro modeling of the human dopaminergic system using spatially arranged ventral midbrain–striatum–cortex assembloids. Nature Methods, 2023; DOI: 10.1038/s41592-023-02080-x

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