纹状体多巴胺信号时空离散编码机制及其在基底神经节功能解码中的作用

来自耶鲁大学的研究团队通过双光子成像和全细胞电生理技术，揭示了纹状体间接通路棘突投射神经元中多巴胺（DA）信号传递的时空特性。研究发现稀疏激活的DA释放位点可诱发局部D2受体介导的树突离散响应，并首次阐明G蛋白α与βγ信号通路在时空尺度上的差异调控机制，为基底神经节行为调控提供了新的亚细胞水平解码范式。

　　

多巴胺（DA）作为基底神经节功能调控的核心神经递质，其时空传递特性一直存在研究空白。最新研究采用双光子（2P）成像结合全细胞记录技术，在纹状体间接通路棘突投射神经元（iSPNs）中捕捉到令人惊奇的亚细胞级现象：稀疏激活的DA释放位点会引发树突局部"D₂受体热点"，这些纳米级的信号岛通过G蛋白βγ亚基（Gβγ）的膜局限信号与胞内第二信使系统形成时空接力——前者实现毫秒级快速响应，后者介导持续调控。这种"双轨制"信号解码机制如同神经元的分子级GPS系统，使单个神经元能同时处理运动协调与奖赏预测等多模态信息，为帕金森病运动障碍与成瘾行为异常提供了新的机制解释。特别值得注意的是，研究首次证实DA信号的空间分辨率取决于释放位点与受体簇的纳米级共定位，这种精密的空间编码或将成为神经精神疾病靶向治疗的新突破口。