尽管亨廷顿氏舞蹈病(Huntington's disease)由单基因突变引起,但理解这一基因是如何损害大脑和躯体的却十分困难。杜克大学的科学家在最新的研究成果中解析了亨廷顿氏舞蹈病基因在大脑某个应对复杂顺序活动区域中的作用,这些活动包括与朋友聊天、拉小提琴或者挥高尔夫球杆。
如3月7日的(美国)国家科学院会议记录所述,这项发现不仅明确了引起亨廷顿氏舞蹈病的基因突变是如何影响大脑和行为的,而且也为治疗提供了一个新的治疗学靶点。
杜克医学院神经科的教授Richard Mooney说,“这些新的结果在基因突变、突变对大脑结构和功能的损害及行为病理学性之间产生了一个直接联系。”
去年,位于纽约的洛克菲勒大学的研究者们描述了一种基因变异的鸣鸟,它们表现出一系列令人联想到亨廷顿氏舞蹈病的症状,如震颤、躯体僵硬和发声困难等。
Mooney教授认为这类鸣鸟是研究亨廷顿氏舞蹈病的理想对象,因为进化增强了大脑中那些在学习和鸣唱中十分重要的区域。鸣唱是由发音和呼吸肌肉的一系列精确的动作产生的,因正常情况下每只鸟每次都用同样的方式鸣唱,研究者们很容易就可以测量和检测到缺陷基因所导致的鸟的动作的细微改变。
洛克菲勒大学研究团队表示这种突变基因遍布鸣鸟的整个大脑和躯体,影响到多种行为。因此,在基因突变和特异性的大脑改变以及引起复杂动作的问题之间找出直接联系很困难。
在运用同种鸣鸟的新研究中,Mooney教授的团队只将突变基因导入到大脑中的一个被称作基底节的部位,这个部位在这种疾病中最易受到侵害。
位于大脑深部的基底节由协助起始和结束动作以及组织动作顺序的神经细胞网构成。研究者们仅将亨廷顿氏舞蹈病基因导入到基底节内一个很小的被称作“区域X”的部位,这个部位对于鸟类的学习和鸣唱十分重要。
在接受携带基因突变的病毒的2个月内,这种鸣鸟就鸣唱得不正常了,总的来说比正常的鸣鸟鸣唱得更多。鸣唱的音节虽然正常,但同亨廷顿氏舞蹈病患者一样,这些鸟儿不能用正常的顺序发出音节并且从它们一开始鸣唱就出现停顿现象。
这种突变影响了“X区”内一种特定的神经元即中型多棘神经元。另一种类型神经元(苍白球)则未受损伤,它们是基底节的主要输出神经元。但Mooney教授实验室的博士后研究员,该论文的第一作者Masashi Tanaka在测量鸣鸟时发现,苍白球神经元活动的时间变得不稳定了。
身为杜克大学脑科学研究所成员的Mooney教授说,“这说明这些输出神经元正常传导的信号的复杂度中有某种东西丢失了,如果真是这样,可以想象如果重新建立更复杂的活动模式的话,可能就足以恢复正常的行为了。”
研究者们还发现,切断X区的主要输出信号就足以恢复这些鸟儿的正常鸣唱。Mooney教授认为这可能是因为基底节无信号输出要好过错误信号的输出。
Mooney教授团队还有趣地观察到随着时间,这些鸣鸟中的一小部份稳定了它们的鸣唱。它们没有完全恢复,但异常的鸣叫已非常少了。Mooney教授希望了解其原因。这可能是因为与人类不同,鸣鸟可以产生新的中型多棘神经元。
Mooney教授说,“如果新的神经元细胞可以促进恢复,这种鸣鸟可能将提供一个模型,帮助我们了解在一系列的神经退行性疾病中,人类的神经的替代如何能用来促进行为的恢复。”
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http://checkorphan.org/news/songbirds-pinpoint-effects-of-huntingtons-disease
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