揭示大腦的感覺門控系統(tǒng)！

【資料簡介】

許多自閉癥患者都有感覺過敏、注意力缺陷和睡眠紊亂的癥狀。與這些癥狀有關(guān)的一個大腦區(qū)域是丘腦網(wǎng)狀核(TRN)，它被認(rèn)為是流入皮質(zhì)的感覺信息的守門人。

來自麻省理工學(xué)院、麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)的布羅德研究所的一組研究人員現(xiàn)在已經(jīng)繪制出了TRN的詳細(xì)圖譜，揭示了該區(qū)域包含兩個不同的具有不同功能的神經(jīng)元子網(wǎng)絡(luò)。該研究小組的負(fù)責(zé)人之一Guoping Feng說，這些發(fā)現(xiàn)可能為研究人員設(shè)計藥物提供更具體的目標(biāo)，從而減輕自閉癥的一些感覺、睡眠和注意力癥狀。

"我們的想法是，你可以非常明確地針對一組神經(jīng)元，而不影響整個大腦和其他認(rèn)知功能，"馮教授說道，他是麻省理工學(xué)院神經(jīng)科學(xué)的James w和Patricia Poitras教授，也是麻省理工學(xué)院麥戈文大腦研究所的成員。

不同的亞群

當(dāng)來自眼睛、耳朵或其他感覺器官的感覺輸入進(jìn)入我們的大腦時，它入丘腦，然后再傳遞到大腦皮層進(jìn)行更高層次的處理。這些丘腦-皮質(zhì)回路的損傷會導(dǎo)致注意力缺陷、對噪音和其他刺激過敏以及睡眠問題。

控制丘腦和皮質(zhì)之間信息流動的主要途徑之一是TRN，它負(fù)責(zé)屏蔽令人分心的感官輸入。2016年，馮教授和麻省理工學(xué)院助理教授Michael Halassa發(fā)現(xiàn)，一種名為Ptchd1的基因的丟失會顯著影響TRN的功能。對于男孩來說，丟失這種攜帶在X染色體上的基因會導(dǎo)致注意力缺陷、多動癥、攻擊性、智力障礙和自閉癥譜系障礙。在該研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小鼠體內(nèi)的Ptchd1基因被敲除后，小鼠表現(xiàn)出許多與人類患者相同的行為缺陷。當(dāng)TRN基因被敲除時，小鼠只表現(xiàn)出多動癥、注意力缺陷和睡眠中斷，這表明TRN是導(dǎo)致這些癥狀的原因。

在這項新的研究中，研究人員試圖了解更多關(guān)于TRN中發(fā)現(xiàn)的特定類型的神經(jīng)元，希望找到治療多動癥和注意力缺陷的新方法。目前，治療這些癥狀常用的是(Ritalin)等藥物，這些藥物對大腦有廣泛的影響。

 

研究人員的目標(biāo)是找到一些特定的方法來調(diào)節(jié)丘腦-皮質(zhì)輸出的功能，并將其與神經(jīng)發(fā)育障礙起來。他們決定嘗試使用單細(xì)胞技術(shù)來解剖細(xì)胞的類型以及表達(dá)的基因。以確定是否有特定的基因可以作為藥物靶標(biāo)？

 

為了探索這種可能性，研究人員對TRN神經(jīng)元中發(fā)現(xiàn)的信使RNA分子進(jìn)行了測序，揭示了在這些細(xì)胞中表達(dá)的基因。這使得他們能夠識別出數(shù)百個基因，這些基因可以根據(jù)細(xì)胞表達(dá)這些特定基因的強烈程度，將細(xì)胞分化成兩個亞群。

 

他們發(fā)現(xiàn)，其中一個細(xì)胞群位于TRN的核心，而其他細(xì)胞在核心周圍形成一層非常薄的層。研究人員發(fā)現(xiàn)，這兩類細(xì)胞還與丘腦的不同部位形成?；谶@些，研究人員假設(shè)，核心細(xì)胞參與將感覺信息傳遞到大腦皮層，而外層細(xì)胞似乎幫助協(xié)調(diào)通過視覺和聽覺等不同感官傳入的信息。

 

可用藥的靶標(biāo)

 

研究人員現(xiàn)在計劃研究這兩種神經(jīng)元可能在各種神經(jīng)系統(tǒng)癥狀中扮演的不同角色，包括注意力缺陷、過敏和睡眠中斷。利用基因和光基因技術(shù)，他們希望確定激活或抑制不同TRN細(xì)胞類型或細(xì)胞中表達(dá)的基因的效果。

這可以幫助研究人員在未來真正開發(fā)出具有調(diào)節(jié)不同功能的特定藥物靶點。丘腦-皮質(zhì)回路控制著許多不同的東西，比如感覺感知、睡眠、注意力和認(rèn)知能力，這些可能會更有針對性。

 

研究人員說，這種方法也可以用于治療注意力或過敏癥，即使它們不是由TRN功能缺陷引起的。

 

TRN是一個目標(biāo)，如果你增強它的功能，你可能能夠糾正由丘腦-皮質(zhì)回路損傷引起的問題。研究人員表示他們距離開發(fā)出任何治療方法還有很長的距離，但潛力是他們不僅可以利用單細(xì)胞技術(shù)理解大腦如何組織本身，而且也可以知道如何隔離大腦功能，允許科學(xué)家識別調(diào)節(jié)特定功能的更具體的目標(biāo)