Nature：活体脑组织的研究揭示了帕金森的治疗是如何起作用的

　　

               

这张显微图像显示的是癫痫患者手术切除后7天的脑组织。在此期间，西南大学的研究人员在培养中保持了组织的活力和健康，使他们能够研究大脑刺激的分子效应。绿色表示完全发育的神经元细胞核中的一种蛋白质标记物NeuN，而蓝色表示任何细胞细胞核内的DNA。

由UT西南医学中心的研究人员共同领导的一个研究小组已经确定了可以解释深部脑刺激（DBS）效果的细胞和分子机制，深部脑刺激（DBS）是一种用于治疗包括帕金森病和特发性震颤在内的运动障碍的疗法。发表在《自然》杂志上的研究结果可能会带来新的、更好的方法来应用这种治疗方法。

DBS已经改变了帕金森病等运动障碍的治疗方法，并被用于治疗神经精神和认知疾病，如强迫症、重度抑郁症和痴呆症。“我们的研究表明，DBS可以作为一种治疗方法，通过改变思想和记忆的神经元构建模块，以及周围帮助稳定和重塑它们的细胞系统，”医学博士布拉德利·莱加（Bradley Lega）说，他是西南大学彼得·奥·唐纳脑研究所的神经外科、神经病学和精神病学教授和研究员。

Lega博士与Genevieve Konopka博士共同领导了这项研究，Genevieve Konopka博士是加州大学洛杉矶分校（UCLA） David Geffen医学院神经生物学主席，也是前神经科学教授和副主席，现任UTSW神经科学副教授。

在DBS中，通过手术植入大脑的电极传递可控的电脉冲。自20世纪60年代开始，研究人员就假设这种刺激会破坏大脑活动的病理模式，使神经回路重新布线，促进神经元集合之间更健康的电信号，神经元群一起放电，被认为是思维和记忆的基石。

然而，DBS究竟是如何改变组装行为的，以及这些变化的遗传和分子基础，一直是未知的。莱加博士解释说，研究这种现象一直很困难，因为不可能在活体患者的脑组织上进行实验室实验，而且人类的大脑与动物和类器官模型有很大不同。

因此，经常通过切除致病脑组织来治疗癫痫患者的神经外科医生莱加博士和他的同事们开发了一种方法，可以让手术提取的人类脑组织在实验室中存活下来进行研究。他说，为了研究DBS的机制，这种方法从未成功实现过。

德克萨斯大学西南和帕克兰纪念医院的12名癫痫患者捐赠了组织。Lega和Konopka以及他们的同事将每个样本放在一个包含数千个微观电极的设备上，这些电极向单个细胞传递刺激并记录它们的电活动。通过这些实验，他们确定了19个集合，并发现刺激这些集合20分钟可以提高它们的射击强度。它还增加了组装体的可塑性，提高了它们增加或减少细胞的能力。

当研究人员比较电刺激前后的基因活动组合时，他们发现，刺激似乎影响了与神经元激活、可塑性以及突触（神经元之间的连接）之间的交流有关的基因的输出。

Lega博士说，基因活性不仅在神经元中发生了改变。研究小组还发现了神经胶质细胞的差异，神经胶质细胞通过调节神经元的兴奋性、促进突触的交流和重塑、控制电信号的速度和可靠性来支持神经元。

8名癫痫患者接受DBS后，手术切除的组织中反映了这种基因活性的大部分，这表明实验室实验密切模仿了这种疗法的效果。

研究人员表示，他们计划使用更多的样本继续研究DBS如何影响脑细胞。他们非常感谢那些癫痫患者，在这些组织被移除用于临床目的后，他们愿意捐献这些组织。

他们特别感兴趣的是研究类似于目前用于运动障碍患者的刺激方案的效果，这些患者通常在电极激活后接受持续的刺激，而不是本研究中使用的短暂刺激。

“这些结果让我们第一次深入了解了在类似dbs的刺激模式下被激活的基因和特定细胞类型。”我们相信，这些知识将使我们能够在未来针对多种形式的认知问题，特别是记忆障碍，开发出更有针对性和更有效的治疗方法。