科研新闻
李涛, 郑瑞茂
2025, 56(2): 145-145.
黑质致密部(substantia nigra pars compacta, SNc)为中脑重要神经核团,其含有多巴胺能神经元、胆碱能神经元等。解剖学研究表明,SNc与小脑之间存在投射;但其功能却尚不清楚。最近,美国阿尔伯特· 爱因斯坦医学院Kamran Khodakhah 团队发现:小脑投射到SNc的谷氨酸能神经纤维,可与SNc多巴胺能神经元、非多巴胺能神经元形成单突触连接,其参与基底神经节多巴胺传递、运动启动、运动活力及奖赏行为等多方面功能调控。
SNc神经元响应小脑神经纤维信号,并由此增加多巴胺合成与分泌。利用光遗传学技术,研究人员发现,小脑投射到SNc的神经纤维轴突,可激活SNc神经元,并提高SNc投射到纹状体的多巴胺量。小脑投射到SNc的神经纤维为谷氨酸能型。利用全细胞电压钳技术,研究人员发现,SNc多巴胺神经元及非多巴胺神经元均可响应小脑释放的神经递质。利用谷氨酸受体阻滞剂(AMPAR阻滞剂及NMDAR阻滞剂)可有效阻断SNc神经元激活;这表明:小脑投射到SNc的神经纤维为谷氨酸能。小脑与SNc之间投射为单突触型。利用电压门控钠通道阻滞剂(河豚毒素)及电压门控钾通道阻滞剂(4-氨基吡啶)阻断小脑切片动作电位,再利用光遗传学技术,研究人员确证:小脑投射到SNc的神经投射为单突触型。小脑发出的神经纤维广泛分布于 SNc 神经元。利用病毒介导顺行示踪技术,研究人员发现,小脑深部核团 (deep cerebellum nuclei, DCN) 发出的投射分布于 SNc 多巴胺能和非多巴胺能神经元。利用病毒介导逆行示踪技术,研究人员发现:小脑到 SNc 投射源于小脑顶核 (fastigial nucleus)、球状核 (globose nucleus)、栓状核 (emboliform nucleus) 和齿状核 (dentate nucleus)。小脑-SNc投射参与调节SNc至纹状体多巴胺释放,并由此激活运动行为。利用光遗传学技术,研究人员发现,该通路的激活程度与步行速度、步行总距离、及步行时间正相关。这些运动指标亦与小鼠纹状体多巴胺水平呈正相关。继而,神经元钙传感器技术揭示:该突触激活状态与高运动活动量之间存在偶联。小脑-SNc投射参与奖赏机制调节。应用神经元钙传感器技术,研究人员发现:小鼠获得奖赏时,小脑至SNc投射被激活,且其激活信号强度与奖赏程度相关。综上所述,该研究揭示:小脑齿状核、球状核、栓状核和顶核,向中脑 SNc 发出单突触谷氨酸能神经纤维;该神经纤维可投射至全部 SNc 神经元,其功能为参与运动启动及奖赏调控。该研究为脑神经通路研究、运动机制、及奖赏机制研究提供了新参考。(全文请点击PDF链接至知网阅读)
