Science:補償機制令神經元置死地而后生
日期:2014-04-18 09:22:12
科學家們知道,大腦獎賞回路(reward circuit)中的神經元電活性失衡,會使小鼠更容易出現抑郁癥行為。為了解決這一問題,他們嘗試了多種干預方式,不過現在出現一個新的轉機。
西奈山Icahn醫學院的研究團隊沒有像通常那樣抑制異常神經元的活性,反而進一步增強它們的活性。這一措施最終觸發了一個天然的補償性應答。這種應答能夠恢復神經元的電學平衡,使易感動物不再因為面對社交壓力而表現出孤僻、焦慮和倦怠。
“令我們感到驚訝的是,獎賞回路的神經元擁有自我調節的天然能力,能夠恢復體內的平衡,”領導這項研究的Ming-Hu Han博士說。這項研究于四月十八日發表在Science雜志上。
“就在我們揭開抑郁癥行為的根源時,這種疾病的治療引來了新的轉機。未來的抗抑郁藥物可以利用神經元的這種彈性機制起作用。”NIMH的主管Thomas R. Insel說,NIMH資助了這項研究。
此前,研究人員曾利用光遺傳學技術,操縱獎賞回路的神經元活性,進而調節小鼠面對社交壓力時的恢復能力。但他們并不清楚這種恢復機制如何在細胞水平上起作用。
為此,他們將小鼠暴露在社交壓力之下,并對獎賞回路神經元中的電學事件進行了研究。研究顯示,一些易感小鼠在社交壓力下更容易出現抑郁癥行為。而另一些小鼠恢復力較好,體內的巴胺活性未出現異常,也不表現出抑郁癥行為。
研究顯示,在容易出現抑郁癥行為的小鼠中,獎賞回路VTA區域那些分泌多巴胺的神經元變得異常活躍。而這種過度活躍由一個興奮性電流觸發。令人吃驚的是,在恢復力較強的小鼠中,這種興奮性電流更強。只不過小鼠體內,還同時出現了抑制性鉀離子通道電流的增加。
研究人員在此基礎上推測,恢復力較強的小鼠可能通過一個自我穩定的機制觸發抑制性電流。那么,也許只需要提高一下易感性小鼠的興奮性電流,就可以激活補償性機制。
為了測試這一理論,Han的研究團隊用增強興奮性電流的藥物,在五天內反復刺激易感小鼠的VTA。結果這些小鼠出現了行為大逆轉,它們社交更多也恢復了對甜食的偏愛,這些現象很類似抗抑郁藥物的效果。
在細胞水平上,上述行為逆轉伴隨著興奮性和抑制性電流的顯著增加,而神經元的活動恢復正常。研究中用來處理小鼠的藥物是lamotrigine,這種藥物在臨床上被用于治療雙相情感障礙。
隨后,研究人員又通過光遺傳學的慢性刺激達到了類似的效果。不過他們強調,這種自我穩定機制似乎只在獎賞回路中起作用。
研究總結道,如果社交壓力引起的興奮性電流足夠強并且持續一段時間,就能夠觸發天然的補償機制,通過抑制性電流校正不平衡的電活性,進而使神經元復原。研究人員指出,至少在大腦的獎賞回路中,將異常擴大化一段時間可以有助于治療。
“自我穩定機制精密調節著一些生存所必需的過程,例如血糖、氧、體溫、血壓等,”NIMH的Lois Winsky博士說。“現在看來,類似的機制也在維持著大腦細胞中的平衡。”






