Informácie

Snaží sa porozumieť vedeckému textu o neurónoch a dopamíne

Snaží sa porozumieť vedeckému textu o neurónoch a dopamíne


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Práve čítam https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1564381/ a snažím sa pochopiť, ako sa predpovedá v neuróne.

Čo som zatiaľ destiloval: Bunka dostane vstup, vypočíta pravdepodobnosť odmeny (potenciál blaženosti, ako to nazývam), ak by to mohlo spôsobiť odmenu, uvoľní dopamín v množstve očakávanej odmeny.

Takže práve teraz som zvedavý, aký je proces, ktorý pokračuje pri vykonávaní tohto výpočtu. Ktoré vstupné premenné používa neurón na výpočet pravdepodobnosti odmeny a koľko dopamínu uvoľniť?

Berie do úvahy, ktoré synapsie poskytovali vstupné signály? Alebo je to typ vstupných signálov? Alebo kombinácia oboch? Vyskytujú sa frekvenčné vstupy?

Potrebujem vysvetlenie, ako neurón vypočítava svoj „potenciál blaženosti“, ako by som to rád nazval, v normálnych angličtinách namiesto angličtiny z akademickej obce.

P.s. Nemám akademické vzdelanie. Zaujímajú ma veci súvisiace s vedou, bez formálneho vzdelania.


Prenos mozgového dopamínu v oblasti zdravia a Parkinsonovej choroby: modulácia synaptického prenosu a plasticity prostredníctvom objemového prenosu a dopamínových heteroreceptorov

Tento perspektívny článok poskytuje pozorovania podporujúce názor, že nigro-striatálne dopamínové neuróny a mezolimbické dopamínové neuróny komunikujú hlavne prostredníctvom prenosu objemu na krátku vzdialenosť v rozsahu um s dopamínom difundujúcim do extrasynaptických a synaptických oblastí synapsií glutamátu a GABA. Na základe tejto komunikácie sa diskutuje o tom, ako objemový prenos moduluje prenos synaptického glutamátu na D1R modulované priame a D2R modulované nepriame GABA dráhy dorzálneho striata. Každý nigro-striatálny dopamínový neurón bol najskôr vypočítaný tak, aby tvoril veľký počet neostriatálnych nervových zakončení DA, a potom sa zistilo, že spôsobuje husté axonálne arborizácie rozprestierajúce sa nad neostriatom, z ktorého sa uvoľňuje dopamín. Tieto neuróny môžu prostredníctvom prenosu objemu DA priamo ovplyvňovať nielen striatálne projekčné neuróny GABA, ale všetky typy striatálnych buniek súbežne. Zahŕňa nervové bunky GABA tvoriace ostrovno-striozómovú GABA cestu k nigrálnym dopamínovým bunkám, striatálne cholinergické interneuróny a striatálne GABA interneuróny. Dopamínová modulácia rôznych typov buniek striatálneho nervu zahŕňa päť podtypov dopamínových receptorov, receptory D1R až D5R, a ich tvorbu viacerých extrasynaptických a synaptických homo a heteroreceptorových komplexov dopamínu. Tieto vlastnosti nigro-striatálneho dopamínového neurónu paralelne modulovať aktivitu prakticky všetkých typov striatálnych nervových buniek v dorzálnom striate prostredníctvom komplexov dopamínových receptorov nám umožňujú pochopiť jeho jedinečné a rozhodujúce jemné ladenie pohybov, ktoré sa stráca. pri Parkinsonovej chorobe. Integrácia striatálnych dopamínových signálov s inými prenosovými systémami v striate prebieha predovšetkým prostredníctvom interakcií receptor-receptor v komplexoch dopamínových heteroreceptorov. Takéto molekulárne deje sa tiež podieľajú na integrácii objemového prenosu a synaptického prenosu. Dopamínová modulácia glutamátových synapsií na dorzálnej striato-pallidálnej GABA dráhe zahŕňa D2R heteroreceptorové komplexy, ako sú D2R-NMDAR, A2AR-D2R a NTSR1-D2R heteroreceptorové komplexy. Dopamínová modulácia glutamátových synapsií na striato-entopedunkulárnej/nigrálnej dráhe prebieha hlavne prostredníctvom heteroreceptorových komplexov D1R, ako sú heteroreceptorové komplexy D1R-NMDAR, A2R-D1R a D1R-D3R. Dopamínová modulácia ostrovčekového/striozómového kompartmentu dorzálneho striata vyčnievajúceho do nigrálnych dopamínových buniek zahŕňa heteroreceptorové komplexy D4R-MOR. Všetky tieto interakcie receptor-receptor majú význam pre Parkinsonovu chorobu a jej liečbu.

Kľúčové slová: Receptor spojený s G proteínom Heteroreceptorový receptor dopamínových receptorov komplexuje nervovú plasticitu, oligomerizačný objemový prenos.

Figúrky

Ilustrácia toho, ako extrasynaptický dopamín…

Ilustrácia toho, ako extrasynaptický objemový prenos dopamínu (DA) moduluje prenos striato-pallidálneho ...

Ilustrácia toho, ako dopamín (DA)…

Ilustrácia toho, ako sa dopamín (DA) uvoľňuje z jednej DA varikozity extrasynaptickým objemom ...

Ilustrácia toho, ako dopamín (DA)…

Ilustrácia toho, ako sa uvoľňovanie dopamínu (DA) z varikozít DA môže aktivovať prostredníctvom objemu ...


Na veľkosti záleží, pokiaľ ide o zraniteľnosť buniek voči Parkinsonovej chorobe

Lekári každoročne diagnostikujú približne 60 000 Američanov s Parkinsonovou a rsquosovou chorobou, nevyliečiteľným neurodegeneratívnym stavom, pre ktorý je rizikovým faktorom číslo jeden vek. Odhaduje sa, že na celom svete v súčasnosti trpí touto chorobou 7 až 10 miliónov ľudí. Ako populácia v USA a vo svete starne, je čoraz naliehavejšie pochopiť jej príčiny.

Vedci zatiaľ vedia, že Parkinson & rsquos zahŕňa bunkovú smrť v niekoľkých obmedzených oblastiach mozgu vrátane substantia nigra (SNc), jedného z dvoch veľkých bunkových zhlukov v strednom mozgu, v ktorých je umiestnená veľká populácia dopamínových neurónov. Tieto bunky uvoľňujú dopamín a podieľajú sa na rôznych funkciách vrátane spracovania odmien a dobrovoľného pohybu. Ich smrť vedie k problémom s motorickou kontrolou a rovnováhou, ktoré sú základnými príznakmi ochorenia.

Nový výskum ukazuje, že tieto mozgové bunky sú najviac ohrozené Parkinsonovou a rsquosovou chorobou, vyžadujú nezvyčajne veľké množstvo energie na vykonávanie svojich úloh kvôli ich vysoko rozvetvenej štruktúre. Ako masívne auto s prehrievajúcim sa motorom, tieto neuróny sú náchylné na vyhorenie a predčasnú smrť. Tento objav vyplynul z porovnania využívania energie v nigrálnych dopamínových neurónoch a v podobných neurónoch nachádzajúcich sa v blízkej ventrálnej tegmentálnej oblasti (VTA), tiež v strednom mozgu. Snažili sme sa pochopiť, prečo dopamínové neuróny substantia nigra zomierajú u pacientov s Parkinsonovou a rsquosovou chorobou, keď existuje toľko ďalších mozgových buniek, ktoré nemajú žiadny problém, & rdquo hovorí Louis-Eric Trudeau, neurovedec z University of Montreal a hlavný autor knihy štúdia publikovaná 27. augusta Súčasná biológia.

Aj keď sú neuróny v SNc umiestnené takmer vedľa seba, spotrebovali oveľa väčšie množstvo energie ako tie vo VTA a ich mitochondrie, štruktúry, ktoré vytvárajú energiu v bunkách, nepretržite pracovali na maximálnu kapacitu. Pri ďalšom skúmaní vedci zistili, že obrovský dopyt po týchto energeticky náročných bunkách pramení zo skutočnosti, že sú asi dvakrát väčšie ako ich susedia vo VTA. Neuróny SNc majú tiež oveľa viac axonálnych rozšírení. Rovnako ako strom s mnohými vetvami, väčšie neuróny vyžadujú viac energie na prežitie a plnenie svojich funkcií.

Keď experimentátori obmedzili toto rozvetvenie pridaním semaforínu, axonálneho vodiaceho proteínu, ktorý inhibuje nervový rast, znížil mitochondriálnu aktivitu, energetický výdaj a zraniteľnosť týchto neurónov. Bohužiaľ, takýto prístup by ohrozil prežívajúce neuróny, ktoré potrebujú zvýšiť svoje vetvenie, najmä v starnúcich mozgoch, aby prevzali a doplnili zásoby dopamínu.

Hypotéza, že rozsiahle axonálne vetvenie prispieva k zraniteľnosti dopamínových neurónov zapojených do Parkinsonovej choroby, bola navrhnutá už v minulosti, ale toto je prvá štúdia, ktorá tieto tvrdenia podrobuje testom prinajmenšom v laboratóriu. Zostáva zistiť, či sa zistenia dajú získať aj na živých zvieratách, hovorí André Parent, profesor na Laval University, ktorý študuje neurodegeneratívne ochorenia a nebol zapojený do štúdie.

Všetci starnutím strácame dopamínové neuróny. Pre väčšinu ľudí to nie je problém, pretože ako sa strácajú neuróny, preberajú to ostatné prežívajúce. U niektorých jedincov sa však dosiahne & lddococritický prah & rdquo nervovej straty a zostávajúce bunky už nie sú schopné kompenzovať. & ldquoParkinson & rsquos je choroba s viacerými hitmi, & rdquo Trudeau. & ldquo Na rozvoj choroby potrebujete niekoľko vecí: proces starnutia a mutáciu alebo expozíciu toxínom z prostredia. Snáď každý z nás má neuróny, ktoré sú ohrozené, že nakoniec odumrú vo vyššom veku. Nemáme však druhú dávku, ktorá zvýši stres týchto buniek, čo povedie k rozvoju choroby. & Rdquo Veľké dopamínové bunky v substantia nigra potrebujú na svoj beh dodatočnú energiu a tento chronicky zvýšený stres ich robí zraniteľnejšími voči génom mutácie, vplyvy na životné prostredie a starnutie, to všetko môže byť dôvod, prečo ako jedni z prvých odumierajú.

Trudeau a jeho tím sa teraz snažia využiť poznatky z tohto objavu na zlepšenie modelov hlodavcov Parkinsonovej a rsquosovej choroby, aby boli schopní lepšie napodobniť to, čo sa deje v mozgu primátov. Pretože takéto mozgy sú väčšie, dopamínové neuróny majú viac územia na pokrytie, čo si pravdepodobne vyžaduje, aby vytvárali viac spojení a míňali viac energie. V súčasnosti si vedci ani nie sú istí, či sa u potkanov alebo myší Parkinsonova choroba vôbec vyvinie, a môže to byť spôsobené tým, že ich bunky sú príliš malé. Budúce štúdie dúfajme, že presne odhalia, koľko záleží na veľkosti mozgu.


Neurochemikálie šťastia

Život v ľudskom tele je navrhnutý tak, aby bol blaženým zážitkom. Naša evolučná biológia zaisťuje, že všetko potrebné na naše prežitie nám dáva dobrý pocit. Všetky zvieratá hľadajú potešenie a vyhýbajú sa bolesti. Preto má náš mozog zdroj neurochemikálií, ktoré si sami vyprodukujeme, a ktoré premieňajú honby a problémy života na potešenie a vďaka ktorým sa cítime šťastní, keď ich dosiahneme.

Tento biologický dizajn je veľkorysý, ale v mnohých spočíva. V tomto príspevku sa pozriem na sedem mozgových molekúl spojených so šťastím a ponúknem jednoduché spôsoby, ako môžete spustiť ich uvoľňovanie vo svojom každodennom živote.

Predpokladom Cesta športovca: Pot a biológia blaženosti je, že vďaka každodennej fyzickej aktivite a iným životným štýlom máme moc urobiť sa šťastnejšími. Jeden z vedľajších účinkov života v digitálnom veku je ten, že sme čoraz viac odstraňovaní zo svojej telesnosti a zo seba navzájom.

Naša biológia skratuje. Rovnováha neurochemikálií, ktorá sa vyvíjala tisícročia, bola narušená našimi modernými životmi, čím sme náchylnejší k depresiám, úzkosti a nespokojnosti. Farmaceutické spoločnosti chcú túto nerovnováhu znova upraviť pomocou pilulky. Mojím cieľom je predpísať jednoduché voľby životného štýlu a zmeny v správaní, ktoré môžu zlepšiť chémiu vášho mozgu, cítiť sa lepšie a motivovať vás k maximalizácii vášho ľudského potenciálu.

Naše telo produkuje stovky neurochemikálií. Vedci identifikovali iba malú časť z nich. V živote nebudeme presne vedieť, ako všetky tieto molekuly fungujú.

Albert Einstein veril, že „Všetko by malo byť čo najjednoduchšie, ale nie jednoduchšie„Na základe tejto filozofie som použil jednoduché značky na sedem molekúl mozgu a všeobecný opis toho, ako je každá spojená s pocitom pohody.

Neurochemikálie šťastia

1. Endokanabinoidy: „Molekula blaženosti“

Endokanabinoidy sú kanabis vlastnej výroby, ktorý funguje na receptoroch CB-1 a CB-2 kanabinoidného systému. Anandamid (zo sanskrtu „Ananda“ znamená Blaženosť) je najznámejší endokanabinoid. Je zaujímavé, že z rastliny konope bolo izolovaných najmenej 85 rôznych kanabinoidov. Predpokladom je, že každý z nich funguje ako kľúč, ktorý vkĺzne do iného zámku kanabinoidného systému a rôznymi spôsobmi mení vnímanie a stavy vedomia. Je pravdepodobné, že vyrobíme rovnako veľa variácií endokanabinoidov, ale neurológom bude trvať desaťročia, kým ich izolujeme.

Štúdia na univerzite v Arizone, publikovaná v apríli 2012, tvrdí, že endokanabinoidy sú s najväčšou pravdepodobnosťou príčinou bežcov. Štúdia ukazuje, že ľudia aj psy vykazujú po trvalom behu výrazne zvýšené endokanabinoidy.

Štúdia sa nezaoberá potenciálnym prínosom endorfínov k bežeckému maximu. V inom výskume, ktorý sa zameral na hematoencefalickú bariéru (BBB), sa však ukázalo, že molekuly endorfínov sú príliš veľké na to, aby mohli voľne prechádzať cez BBB, a pravdepodobne nie sú zodpovedné za blažený stav spojený s bežeckým vzrušením.

2. Dopamín: Molekula odmeny

Dopamín je zodpovedný za správanie zamerané na odmenu a hľadanie potešenia. Každý typ správania pri hľadaní odmeny, ktorý bol študovaný, zvyšuje úroveň prenosu dopamínu v mozgu. Ak chcete získať dávku dopamínu, stanovte si cieľ a dosiahnite ho.

Mnoho návykových drog, ako napríklad kokaín a metamfetamín, pôsobí priamo na dopamínový systém. Kokaín blokuje spätné vychytávanie dopamínu a ponecháva tieto neurotransmitery dlhšie v synaptickej medzere.

Existujú dôkazy, že ľudia s extravertnými alebo neinhibovanými typmi osobnosti majú tendenciu mať vyššie hladiny dopamínu ako ľudia s introvertnými osobnosťami. Ak sa chcete cítiť extrovertnejší a bez zábran, pokúste sa zvýšiť svoje hladiny dopamínu prirodzene tým, že sa v každodennom živote stanete milovníkom a pravidelne zaplavujete svoj mozog dopamínom stanovovaním cieľov a ich dosahovaním.

3. Oxytocín: „Spojivá molekula“

Oxytocín je hormón priamo spojený s ľudskou väzbou a zvyšovaním dôvery a lojality. V niektorých štúdiách vysoké hladiny oxytocínu korelovali s romantickým vzťahom. Niektoré štúdie uvádzajú, že ak je pár dlhší čas oddelený, nedostatok fyzického kontaktu znižuje oxytocín a vyvoláva pocit túžby znova sa s touto osobou spojiť. Existuje však diskusia o tom, či má oxytocín na mužov rovnaký účinok ako na ženy. U mužov môže byť vazopresín (príbuzný oxytocínu) v skutočnosti „väzbovou molekulou“. Ale opäť je to tak, že kontakt koža na kožu, náklonnosť, milovanie a intimita sú kľúčom k pocitu šťastia.

V kybernetickom svete, kde sme na našich digitálnych zariadeniach často „sami spolu“, je dôležitejšie ako kedykoľvek predtým udržiavať osobné intímne ľudské putá a „kmeňové“ spojenia v rámci vašej komunity. Cvičenie v posilňovni, v skupinovom prostredí alebo s kamarátom na behanie je skvelý spôsob, ako udržať tieto ľudské putá a uvoľniť oxytocín.

V štúdii z roku 2003 sa hladina oxytocínu u psa aj majiteľa zvýšila po čase strávenom „maznaním“. Silné emocionálne puto medzi ľuďmi a psami môže mať biologický základ v oxytocíne. Ak nemáte inú ľudskú bytosť, ktorá by vám ponúkla náklonnosť a zvýšila oxytocín, váš obľúbený maznáčik to tiež dokáže.

4. Endorfín: „Molekula zabíjajúca bolesť“

Názov Endorphin sa prekladá ako „morfín vyrobený vlastnou silou.“ Endorfíny svojou chemickou štruktúrou pripomínajú opiáty a majú analgetické vlastnosti. Endorfíny sú produkované hypofýzou a hypotalamom počas namáhavej fyzickej námahy, sexuálneho styku a orgazmu. Urobte z týchto aktivít súčasť. vášho pravidelného života, aby endorfíny pumpovali.

Endorfíny sú teraz menej spojené s „bežeckým maximom“ ako endokanabinoidy, ale sú spojené s aspektom „nepociťovania bolesti“ pri aeróbnom cvičení a sú produkované vo väčších množstvách počas vysoko intenzívneho „anaeróbneho“ kardio a silového tréningu.

V roku 1999 klinickí výskumníci uviedli, že vkladanie akupunktúrnych ihiel do špecifických bodov tela spúšťa produkciu endorfínov. V ďalšej štúdii boli zistené vyššie hladiny endorfínov v mozgovomiechovom moku po tom, ako pacienti podstúpili akupunktúru. Akupunktúra je úžasný spôsob, ako stimulovať uvoľňovanie endorfínov.

5. GABA: Molekula proti úzkosti

GABA je inhibičná molekula, ktorá spomaľuje spaľovanie neurónov a vytvára pocit pokoja. GABA môžete prirodzene zvýšiť cvičením jogy, meditácie alebo „Relaxačnej reakcie“. Benzodiazepíny (ako Valium a Xanax) sú sedatíva, ktoré pôsobia ako lieky proti úzkosti zvýšením GABA. Tieto lieky majú veľa vedľajších účinkov a rizík závislosti, ale stále sa bežne predpisujú.

Štúdia z Journal of Alternative and Complementary Medicine zistil 27-percentný nárast hladín GABA medzi cvičencami jogy po 60-minútovom sedení jogy v porovnaní s účastníkmi, ktorí čítali knihu 60 minút. Štúdia naznačuje, že jóga môže prirodzene zvýšiť hladiny GABA.

6. Serotonín: „Molekula dôvery“

Serotonín hrá v našich telách toľko rôznych rolí, že je veľmi ťažké ho označiť. Kvôli praktickému použitiu to nazývam „Molekula dôvery“. V konečnom dôsledku spojenie medzi vyšším serotonínom a nedostatočnou citlivosťou na odmietnutie umožňuje ľuďom dostať sa do situácií, ktoré posilnia sebaúctu, zvýšia pocity dôstojnosti a vytvoria pocit spolupatričnosti.

Na zvýšenie serotonínu sa pravidelne vyzývajte a sledujte veci, ktoré posilňujú zmysel, zmysel a úspech. Byť schopný povedať "Dokázal som to!" vytvorí slučku spätnej väzby, ktorá posilní správanie, ktoré buduje sebavedomie, zníži vašu neistotu a vytvorí vzostupnú špirálu stále väčšieho množstva serotonínu.

Rôzne populárne antidepresíva sa nazývajú inhibítory spätného vychytávania špecifické pre serotonín (SSRI)-sú to dobre známe lieky ako Prozac, Celexa, Lexapro, Zoloft atď. Hlavnou indikáciou pre SSRI je klinická depresia, ale SSRI sa často predpisujú na liečbu úzkosti. panické poruchy, obsedantno-kompulzívna porucha (OCD), poruchy príjmu potravy, chronická bolesť a posttraumatická stresová porucha (PTSD).

SSRI dostali svoje meno, pretože sa kedysi myslelo, že fungujú tak, že udržujú serotonín v synaptickej medzere dlhšie a že to všeobecne urobí ľudí, ktorí užívajú tieto tabletky, šťastnejšími. Teoreticky, ak by bol serotonín jediným neurochemickým činiteľom zodpovedným za depresiu, tieto lieky by boli účinné pre každého. Niektorí ľudia však nikdy nereagujú na SSRI, ale reagujú na lieky, ktoré pôsobia na systémy GABA, dopamín alebo norepinefrín.

Vedci úplne nechápu úlohu serotonínu pri poruchách nálady, a preto je dôležité, aby ste úzko spolupracovali s dôveryhodným psychofarmakológom, ak chcete nájsť lieky na predpis, ktoré vám najlepšie vyhovujú. Tiež skutočnosť, že SSRI trvá niekoľko týždňov, kým sa naštartujú, naznačuje, že ich účinok môže súvisieť aj s neurogenézou, čo je rast nových neurónov. Tieto zistenia ilustrujú, že to, ako antidepresíva pôsobia v mozgu každej osoby, sa veľmi líši a vedci ani vedci ich úplne nechápu.

7. Adrenalín: „Energetická molekula“

Adrenalín, technicky známy ako epinefrín, hrá veľkú úlohu v mechanizme bojuj alebo uteč. Uvoľňovanie epinefrínu je vzrušujúce a spôsobuje nárast energie. Adrenalín spôsobuje zvýšenie srdcovej frekvencie, krvného tlaku a funguje tak, že spôsobuje zúženie menej dôležitých ciev a zvýšenie prietoku krvi do väčších svalov. „Epi-Pen“ je injekcia epinefrínu používaného na liečbu akútnych alergických reakcií.

„Adrenalínový nával“ prichádza v čase núdze alebo strachu. Môže sa spustiť na požiadanie tým, že robíte veci, ktoré vás vydesia, alebo sa dostanete do situácie, ktorá sa vám zdá nebezpečná. Môžete si tiež vytvoriť adrenalín tým, že sa rýchlo nadýchnete a stiahnete svaly. Tento náraz môže byť zdravý v malých dávkach, najmä keď ma potrebujete vyzdvihnúť.

Príval adrenalínu vo vás vyvoláva pocit živosti. Môže to byť liek na nudu, nevoľnosť a stagnáciu. Riziko a strašidelné veci, ktoré vás nútia vystúpiť zo zóny pohodlia, sú kľúčové pre maximalizáciu vášho ľudského potenciálu. Ľudia však často konajú nerozvážne, aby si dopriali adrenalín. Ak ste „adrenalínový narkoman“, pokúste sa vyvážiť potenciálne škodlivé hľadanie noviniek tým, že sa zameriate na správanie, vďaka ktorému sa budete cítiť dobre uvoľnením ďalších neurochemikálií na tomto zozname.

Pokiaľ ide o vytvorenie neurochemickej rovnováhy, ktorá koreluje s pocitom šťastia, neexistuje univerzálny predpis. Použite tento zoznam siedmich neurochemikálií ako základný kontrolný zoznam na inventarizáciu svojich každodenných návykov a na udržanie rovnováhy vo svojom živote. Zameraním sa na výber životného štýlu, ktorý vylučuje každú z týchto neurochemikálií, celkovo zvýšite svoje šance na šťastie.

Veda o mozgu je triáda elektrických (mozgových vĺn), architektonických (mozgové štruktúry) a chemických (neurochemických) komponentov, ktoré pracujú spoločne a vytvárajú stav mysle. Tento záznam sa zameriava iba na chemické prvky. V budúcich blogoch preskúmam elektrické a architektonické komponenty.


Vyvíjajúce sa chápanie dopamínových neurónov v Substantia Nigra a ventrálnej tegmentálnej oblasti

V posledných rokoch sa populácia neurónov vo ventrálnej tegmentálnej oblasti (VTA) a substantia nigra (SN) skúmala na viacerých úrovniach. Výsledky naznačujú, že projekcie, neurochémia a expresia receptorov a iónových kanálov v tejto bunkovej populácii sa značne líšia. Tento prehľad sa zameriava na vnútorné vlastnosti a synaptickú reguláciu, ktoré riadia aktivitu dopamínových neurónov. Napriek tomu, že všetky dopamínové neuróny spaľujú akčné potenciály v kardiostimulátore bez synaptického vstupu, vnútorné vlastnosti, ktoré sú základom tejto aktivity, sa značne líšia. Podobne prechod do vzoru výbuchu/pauzy je výsledkom kombinácií vnútorných iónových vodivostí, inhibičných a excitačných synaptických vstupov, ktoré sa medzi touto bunkovou populáciou líšia. Nakoniec, synaptická plasticita je kľúčovým regulátorom rýchlosti a vzoru aktivity v rôznych skupinách dopamínových neurónov. Prostredníctvom týchto základných vlastností je aktivita dopamínových neurónov regulovaná a je základom rozsiahlych funkcií, ktoré boli dopamínu pripisované.


Neuróny, ktoré sa objavili odnikiaľ

Vedci sa tlačili okolo Petriho misky Yuanchao Xue. Nemohli identifikovať bunky, ktoré videli. "Videli sme veľa buniek s hrotmi, ktoré vyrastali z povrchu buniek," povedal Xiang-Dong Fu, vedúci výskumného tímu na Kalifornskej univerzite v San Diegu. "Nikto z nás toho veľa nevedel o neurovede, pýtali sme sa okolo a niekto povedal, že to boli neuróny." Tím, ktorí boli zložení zo základných bunkových a molekulárnych vedcov, bol úplne zmätený. Odkiaľ sa vzali tieto neuróny? Xue nechal v inkubátore neúspešný experiment, misku plnú ľudských nádorových buniek, a keď sa pozrel o dva týždne neskôr, našiel misku plnú neurónov.

Nestáva sa často, že sa nečakaný typ buniek objaví v Petriho miske, akoby odnikiaľ. Vedci z celého sveta strávili veľa času a peňazí aktívnym pokusom o generovanie neurónov v laboratóriu – dôsledky pre neurodegeneratívne ochorenia by boli obrovské. A napriek tomu tento výskumný tím, ktorí v skutočnosti študovali proteín viažuci RNA PTB, nevedomky vygeneroval celú misku neurónov.

"Dlho ma to mátlo a nevedel som, čo je s mojimi bunkami zlé," povedal Xue, ktorý je teraz výskumníkom v Ústave biofyziky Čínskej akadémie vied v Pekingu. Xue sa pokúšal vyčerpať ľudské nádorové bunky PTB malými interferenčnými RNA (siRNA). Očakával, že jeho bunkové línie, ktoré sú zvyčajne veľmi proliferatívne, budú naďalej rásť, ale zastavili sa a tak boli na dva týždne odložené. Xue a jeho kolegovia si boli istí, že misa bola kontaminovaná a skúsili experiment znova ... a znova ... a znova.

Pomohlo im to, že si neboli plne vedomí odboru a toho, ako idú proti vede. Ich naivita im umožňovala tlačiť sa dopredu.

"Testovali sme každú bunku, ktorú sme mohli chytiť, a zakaždým, keď sme urobili to isté - odstránenie proteínu PTB - a každá jedna bunka sa stala neurónom," povedal Fu. Fibroblasty, nádorové bunky, gliové bunky ... Tím si uvedomil, že vždy, keď vyčerpajú bunku PTB, bunka sa premení na neurón. Logickým ďalším krokom bolo prejsť na myšacie modely Parkinsonovej choroby – progresívnej smrti neurónov produkujúcich dopamín, ktorá okrem iného spôsobuje tras a pohybové problémy. Rovnako ako u iných neurodegeneratívnych stavov je liečba vo svojej podstate obtiažna a súčasné možnosti nie sú liečebné. 1 Neurogenéza, generovanie nových neurónov v mozgu, sa spravidla zastaví počas puberty. Takže keď sa tieto bunky poškodia alebo odumrú, telo ich nedokáže nahradiť.

Xue a jeho kolegovia sa rozhodli sústrediť na substantia nigra, oblasť v strednom mozgu, kde dopamínergné neuróny prevládajú a počas choroby zvyčajne odumierajú. Vedci sa rozhodli vyskúšať techniku ​​depleting-PTB na astrocytoch, hviezdicovitých neuronálnych bunkách, ktoré sú v mozgu hojné. Obvykle produkujú proteín viažuci RNA PTB1, ktorý im bráni stať sa neurónmi. Spoliehajúc sa na myšlienku, že keď neuróny odumierajú, astrocyty sa zvyčajne množia a zapĺňajú tento priestor v mozgu, tím si myslel, že by mohlo byť užitočné premeniť tieto prebytočné astrocyty pri Parkinsonovej chorobe na neuróny. in vivo, na zvieracích modeloch.

Ich rovesníci z oblasti neurovedy však boli pochybní. Fueovi bolo teoreticky povedané, že nie je možné regenerovať funkčný neurón ani prestavať neuronálny obvod. Pokusy na Petriho miske, in vitro, môže často vyzerať veľmi odlišne in vivo, v živých organizmoch. A čo viac, z experimentálneho hľadiska, šance na premenu astrocytov na funkčné neuróny in vivo vyzerali štíhle.

Fu vysvetlil, že im pomohlo, že si nie sú úplne vedomí tejto oblasti a toho, ako idú proti vede. Ich naivita im podľa neho umožnila presadiť sa. Tím teda navrhol adeno-asociovaný vírus na prenášanie siRNA, aby umlčal cieľový gén, ktorý kóduje PTB, Ptbp1. Vstrekli vírus priamo do stredného mozgu modelu Parkinsonovej myši, kde tím vyčerpal väčšinu dopaminergných neurónov chemickým oxidopamínom. Tiež injikovali kontrolný model so siRNA bez vektora. Fu a kolegovia videli, že 12 týždňov po injekcii dosiahol počet konvertovaných neurónov 30 až 35 percent a v kontrolnom modeli neboli žiadne neuróny. Po sérii experimentov potom vedci dokázali aj to, že astrocyty sa nielen konvertovali na funkčné dopaminergické neuróny, ale tieto neuróny postupne dozrievali a rekonštruovali nervové okruhy v regióne a obnovili motorické deficity. Neurovedecká teória sa mýlila.

Hluk je droga a New York je plný závislých

Len čo sa zabuchnú dvere, skĺznem na zem v prekríženej polohe a zadržím dych. Miestnosť, v ktorej som sa práve zabarikádoval, vyzerá trochu ako Matildina sýtička, ktorú vrhá jedna žiarovka. ČÍTAJ VIAC

Tím si uvedomil, že táto technika môže premeniť typy buniek na neuróny špecifické pre túto oblasť vstreknutím ich vírusu a vektora do kortikálnej oblasti mozgu, vedci videli, že sa kortikálne astrocyty premieňajú na kortikálne neuróny. Tím sa ukázal nedávno Príroda dokument publikovaný v júni tohto roku, že úspešne zvrátili symptómy Parkinsonovej choroby na myšom modeli. 2

"Áno, tieto výsledky sú veľmi neočakávané," povedal Xinnan Wang (ktorý sa štúdie nezúčastnil) e -mailom. Wang je výskumný pracovník na oddelení neurochirurgie na Lekárskej fakulte Stanfordskej univerzity. „[Toto je] skutočná inovácia„ po vybalení z krabice “. Ak tento mechanizmus funguje podobne aj u ľudí, poskytne novú paradigmu toho, ako liečime neurodegeneratívne choroby vrátane Parkinsonovej choroby: jednoduchou premenou vlastných astrocytov pacientov na neuróny. “

Iní vedci sa o to už pokúšali. Tím zo Švédska napríklad v dokumente z roku 2017 uviedol, že boli schopní previesť astrocyty z myši s Parkinsonovou chorobou na neuróny s indukovaným uvoľňovaním dopamínu (iDA). 3 Konverzný pomer bol však nízky a iDA neuróny neboli schopné vybudovať vzdialený neurónový okruh alebo úplne obnoviť motorické správanie.

Je možné, že astrocyty neustále potláčajú svoj vývoj na neurón s expresiou PTB1. To je jedno vysvetlenie, prečo ich odstránenie PTB v astrocytoch premenilo na plne funkčné neuróny špecifické pre danú oblasť.

"Mojím snom je, že pred mojím odchodom do dôchodku uvidíme klinickú skúšku a pacient z toho bude mať prospech."

Napriek sérii elegantných experimentov Xue a kolegov vedci narazili na niekoľko prekážok. Pôvodne predložili svoju štúdiu do inej publikácie, ešte v roku 2017, ale boli odmietnutí. „Traja recenzenti, ktorí si noviny prezreli, nám sami zavolali, aby nám zablahoželali,“ povedal Fu. Podľa Fu, recenzenti blúznili: „To je tak vzrušujúce“ a „toto je veľký prielom“. Fu a tím boli radi, že výskum bol dobre prijatý. Redaktor publikácie však veľmi váhal. Štvrtého recenzenta zaujímalo, či tím interpretoval svoje experimenty správne. Papier nebol prijatý.

Sklamaný tím teda predložil svoj príspevok Príroda, kde to nakoniec vyšlo. Ale až po niekoľkých rokoch a veľa ďalšej práci. Opäť ďalšia skupina recenzentov okamžite zavolala tímu, aby im zablahoželala k „revolučnej práci“. A štvrtý recenzent navrhol súbor experimentov, ktoré by výskumníci mohli urobiť, aby zahnali ďalšie pochybnosti. "Navrhli 28 ďalších experimentov," povedal Fu. „Urobili sme každý jeden. Preto je papier taký dlhý! “

"Je to veľmi vzrušujúce a (pre mňa) neočakávaný výsledok z teoretického hľadiska," povedal John Hardy, výskumný pracovník oddelenia neurodegeneratívnych chorôb na University College London, pre Science Media Center v Londýne. „Ako kus základnej vedy je to naozaj vzrušujúce. Či to pomôže vo vývoji terapií Parkisnonovej choroby, je oveľa menej jasné ... ale vzrušujúca práca. “

Čo bude ďalej? "Väčšie zvieratá," povedal Fu. "Opice a potom nakoniec ľudia a potom konkrétne starnúci ľudský mozog." Fu si nerobí žiadne ilúzie o tom, koľko práce a koľko potenciálnych problémov ich čaká. "Mojím snom je, že pred mojím odchodom do dôchodku uvidíme klinické skúšanie a pacient z toho bude mať prospech," povedal. "To by bolo pekné."

Ako - po svojom počiatočnom objave, pochybných rovesníkoch, nespočetnom množstve zamietnutých žiadostí o financovanie a zamietnutí publikácií - našiel Fu a jeho tím vytrvalosť v tomto výskume pokračovať desaťročie? Fu je pokorný, čo poukazuje na ich naivitu. "Ako základným vedcom sme ani nesnívali, že narazíme na túto cestu objavu." Toto bolo čisto náhodné. "

Wang dodal: „Za každým vedeckým objavom je veľa‚ nehôd ‘a väčšinou naše projekty nevychádzajú podľa pôvodných plánov. Potom je naozaj dôležité, ako výskumníci zaobchádzajú s týmito ‚nehodami.‘ Sú to skutočné vedecké objavy alebo len zvuky? Byť neurovedcom alebo nie, nemusí príliš záležať, keď sa objavia neočakávané výsledky. I think what matters most is that the authors were able to pick this ‘accident’ up and push it forward.”

Nayanah Siva is a science writer based in London. Follow her on Twitter @nayanah.

1. Durães, F., Pinto, M., & Sousa, E. Old drugs as new treatments for neurodegenerative diseases. Pharmaceuticals 11, 44 (2018).

2. Qian, H., a kol. Reversing a model of Parkinson’s disease with in situ converted nigral neurons. Príroda 582, 550-556 (2020).

3. Rivetti di Val Cervo, P. Induction of functional dopamine neurons from human astrocytes in vitro and mouse astrocytes in a Parkinson’s disease model. Príroda 35, 444-452 (2017).


Dopamine controls formation of new brain cells, salamander study shows

A study of the salamander brain has led researchers at Karolinska Institutet to discover a hitherto unknown function of the neurotransmitter dopamine. In an article published in the scientific journal Cell Stem Cell they show how in acting as a kind of switch for stem cells, dopamine controls the formation of new neurons in the adult brain. Their findings may one day contribute to new treatments for neurodegenerative diseases, such as Parkinson's.

The study was conducted using salamanders which unlike mammals recover fully from a Parkinson's-like condition within a four-week period. Parkinson's disease is a neurodegenerative disease characterised by the death of dopamine-producing cells in the mid-brain. As the salamander re-builds all lost dopamine-producing neurons, the researchers examined how the salamander brain detects the absence of these cells. This question is a fundamental one since it has not been known what causes the new formation of nerve cells and why the process ceases when the correct number have been made.

What they found out was that the salamander's stem cells are automatically activated when the dopamine concentration drops as a result of the death of dopamine-producing neurons, meaning that the neurotransmitter acts as a constant handbrake on stem cell activity.

"The medicine often given to Parkinson's patients is L-dopa, which is converted into dopamine in the brain," says Dr Andras Simon, who led the study at the Department of Cell and Molecular Biology. "When the salamanders were treated with L-dopa, the production of new dopamine-producing neurons was almost completely inhibited and the animals were unable to recover. However, the converse also applies. If dopamine signalling is blocked, new neurons are born unnecessarily."

As in mammals, the formation of neurons in the salamander mid-brain is virtually non-existent under normal circumstances. Therefore by studying the salamander, scientists can understand how the production of new nerve cells can be resumed once it has stopped, and how it can be stopped when no more neurons are needed. It is precisely in this regulation that dopamine seems to play a vital part. Many observations also suggest that similar mechanisms are active in other animal species too. Further comparative studies can shed light on how neurotransmitters control stem cells in the brain, knowledge that is of potential use in the development of therapies for neurodegenerative diseases.

"One way of trying to repair the brain in the future is to stimulate the stem cells that exist there," says Dr Simon. "This is one of the perspectives from which our study is interesting and further work ought to be done on whether L-dopa, which is currently used in the treatment of Parkinson's, could prevent such a process in other species, including humans. Another perspective is how medicines that block dopamine signalling and that are used for other diseases, such as psychoses, affect stem cell dynamics in the brain."

The salamander is a tailed member of the frog family most known for its ability to regenerate lost body parts, such entire limbs.

Zdroj príbehu:

Materiály poskytnuté spoločnosťou Karolinska Institutet. Poznámka: Obsah môže byť upravený podľa štýlu a dĺžky.


Dopamine neurons have a role in movement, new study finds (Nature Neuroscience)

By Catherine Zandonella, Office of the Dean for Research

Princeton University researchers have found that dopamine – a brain chemical involved in learning, motivation and many other functions – also has a direct role in representing or encoding movement. The finding could help researchers better understand dopamine’s role in movement-related disorders such as Parkinson’s disease.

The researchers used a new, more precise technique to record the activity of dopamine neurons at two regions within a part of the brain known as the striatum, which oversees action planning, motivation and reward perception. The researchers found that while all of the neurons carried signals needed to learn and plan movement, one of the nerve bundles, the one that went to the region called the dorsomedial striatum, also carried a signal that could be used to control movements.

The work was published online in the journal Neuroveda o prírode this week.

“What we learned from this study is that dopamine neurons that go to one part of the brain act differently than dopamine neurons that go to another part of the brain,” said Ilana Witten, assistant professor of psychology and the Princeton Neuroscience Institute. “This is contrary to what has been the mainstream view of dopamine neurons.”

The research may shed light on how Parkinson’s disease, which involves the destruction of dopamine neurons in the dorsomedial striatum, deprives patients of the ability to move. Previous studies have failed to find a direct link between dopamine neuron activity and the control of movement or actions. Instead, the mainstream view suggested an indirect role for dopamine: the neurons make it possible for us to learn which actions are likely to lead to a rewarding experience, which in turn enables us to plan to take that action. When dopamine neurons are destroyed, the individual cannot learn to plan actions and thus cannot move.

The new study affirmed the role of dopamine in reward-based learning, but also found that in the dorsomedial striatum, dopamine neurons can play a direct role in movement. The researchers used a method for measuring neuron activity at very precise locations in the brain. They measured the activity at the ends of neurons – the terminals where dopamine is released into the junction, or synapse, between two cells – in two locations in the striatum: the nucleus accumbens, known to be involved in processing reward, and the dorsomedial striatum, known for evaluating and generating actions.

Until recently, it has been difficult to measure dopamine neuron activity in these regions due to the small size of the regions and the fact that there are many other neurons present that are delivering other brain chemicals, or neurotransmitters, to the same areas of the brain.

To restrict their measurements to only dopamine-carrying neurons, the researchers used mice whose brains carry genetically altered cells that glow green when active. The mice also contain a second gene that ensured that the glowing could only occur when dopamine was present.

The researchers then recorded neuron activity from either the nucleus accumbens or the dorsomedial striatum by inserting a very thin optical fiber into each region to record the fluorescing dopamine cells in only the desired regions.

Once the ability to measure neuron activity was in place, the researchers gave the mice a task that involved both reward-based learning as well as movement.

The task involved presenting the mice with two levers, one of which, when pressed, gave a drink of sweetened water. Through trial and error, the mice learned which lever would give the reward. During the task, the researchers recorded their brain activity.

The task is analogous to playing slot machines at a casino. Picture yourself at a casino with two slot machines in front of you. You pull the lever on the machine to your left and it spits out some coins. Your brain learns that the left lever leads to a reward, so you plan and execute an action: you pull the left lever again. After a few more pulls on the left lever without a reward, you switch to the machine on the right.

When an action is rewarding, you are likely to remember it, an important step in learning. The difference between how much reward you expect, and how much you get, is also important, because it tells you whether or not something is new and how much you should pay attention to it. Researchers call this gap between your predicted reward and the reward you actually get the “reward-prediction error” and consider it an important teaching signal.

By matching the mice’s actions to the dopamine activity in their brains during these tasks, the researchers could determine which parts of the brain were active during reward-based learning, and which parts were active when choosing to press a lever. Assistance with computational modeling of the mice’s behaviors was provided by Nathaniel Daw, a professor of the Princeton Neuroscience Institute and Psychology.

The researchers found that the dopamine neurons that innervate the nucleus accumbens and the dorsomedial striatum did indeed encode reward-prediction cues, which is consistent with previous findings. But they also found that in the dorsomedial striatum, the dopamine neurons carried information about what actions the animal is going to take.

“This idea was that dopamine neurons carry this reward-prediction error signal, and that could indirectly affect movement or actions, because if you don’t have this, you won’t correctly learn which actions to perform,” Witten said. “We show that while this is true, it is certainly not the whole story. There is also a layer where dopamine is directly coding movement or actions.”

Nathan Parker, a graduate student in the Witten lab who designed and conducted the experiments and is first author on the paper, added that new findings were made possible both by the improvements in recording of neurons and by the experimental design, which gave researchers a detailed evaluation of neuron activity during a relatively complex task.

Additional research assistance was provided by Princeton postdoctoral research associates Courtney Cameron and Junuk Lee, and graduate student Jung Yoon Choi. Research Specialist Joshua Taliaferro, Class of 2015, begin working on the project as part of his senior thesis. The study also involved contributions from Thomas Davidson, a postdoctoral researcher at Stanford University.

The study also addresses the general question of how dopamine can be involved in so many functions in the brain, Witten said. “We think that some of the way that dopaminergic neurons achieve such diverse functions in the brain is by having specific roles based on their anatomical target.”

Naoshige Uchida, a professor of molecular and cellular biology at Harvard University who was not involved in the study, said the results challenge long-held views and open up new directions of research. “This study by the Witten lab elegantly shows that the activity of some dopamine neurons is modulated by the direction of motion,” Uchida said. “More importantly, they found some of the clearest evidence indicating the heterogeneity of dopamine neurons: A specific population of dopamine neurons projecting to the dorsomedial striatum encodes movement direction more so compared to another population projecting to the ventral striatum.”

Uchida continued, “A similar phenomenon has also been reported in an independent study in non-human primates (Kim, et al., Cell, 2015), suggesting that the Witten lab finding is more universal and not specific to mice. This is particularly important because dopamine has been implicated in Parkinson’s disease but how dopamine regulates movement remains a large mystery.”

Funding for the study was provided by the Pew Charitable Trusts, the McKnight Foundation, the Brain & Behavior Research (NARSAD) Foundation, the Alfred P. Sloan Foundation, the National Institutes of Health, the National Science Foundation, and Princeton’s Stuart M. Essig 󈨗 and Erin S. Enright 󈨖 Fund for Innovation in Engineering and Neuroscience.


186 Nervous System Disorders

Na konci tejto časti budete môcť:

  • Describe the symptoms, potential causes, and treatment of several examples of nervous system disorders

A nervous system that functions correctly is a fantastically complex, well-oiled machine—synapses fire appropriately, muscles move when needed, memories are formed and stored, and emotions are well regulated. Unfortunately, each year millions of people in the United States deal with some sort of nervous system disorder. While scientists have discovered potential causes of many of these diseases, and viable treatments for some, ongoing research seeks to find ways to better prevent and treat all of these disorders.

Neurodegenerative Disorders

Neurodegenerative disorders are illnesses characterized by a loss of nervous system functioning that are usually caused by neuronal death. These diseases generally worsen over time as more and more neurons die. The symptoms of a particular neurodegenerative disease are related to where in the nervous system the death of neurons occurs. Spinocerebellar ataxia, for example, leads to neuronal death in the cerebellum. The death of these neurons causes problems in balance and walking. Neurodegenerative disorders include Huntington’s disease, amyotrophic lateral sclerosis, Alzheimer’s disease and other types of dementia disorders, and Parkinson’s disease. Here, Alzheimer’s and Parkinson’s disease will be discussed in more depth.

Alzheimer’s Disease

Alzheimer’s disease is the most common cause of dementia in the elderly. In 2012, an estimated 5.4 million Americans suffered from Alzheimer’s disease, and payments for their care are estimated at $200 billion. Roughly one in every eight people age 65 or older has the disease. Due to the aging of the baby-boomer generation, there are projected to be as many as 13 million Alzheimer’s patients in the United States in the year 2050.

Symptoms of Alzheimer’s disease include disruptive memory loss, confusion about time or place, difficulty planning or executing tasks, poor judgment, and personality changes. Problems smelling certain scents can also be indicative of Alzheimer’s disease and may serve as an early warning sign. Many of these symptoms are also common in people who are aging normally, so it is the severity and longevity of the symptoms that determine whether a person is suffering from Alzheimer’s.

Alzheimer’s disease was named for Alois Alzheimer, a German psychiatrist who published a report in 1911 about a woman who showed severe dementia symptoms. Along with his colleagues, he examined the woman’s brain following her death and reported the presence of abnormal clumps, which are now called amyloid plaques, along with tangled brain fibers called neurofibrillary tangles. Amyloid plaques, neurofibrillary tangles, and an overall shrinking of brain volume are commonly seen in the brains of Alzheimer’s patients. Loss of neurons in the hippocampus is especially severe in advanced Alzheimer’s patients. (Figure) compares a normal brain to the brain of an Alzheimer’s patient. Many research groups are examining the causes of these hallmarks of the disease.

One form of the disease is usually caused by mutations in one of three known genes. This rare form of early onset Alzheimer’s disease affects fewer than five percent of patients with the disease and causes dementia beginning between the ages of 30 and 60. The more prevalent, late-onset form of the disease likely also has a genetic component. One particular gene, apolipoprotein E (APOE) has a variant (E4) that increases a carrier’s likelihood of getting the disease. Many other genes have been identified that might be involved in the pathology.

Visit this website for video links discussing genetics and Alzheimer’s disease.

Unfortunately, there is no cure for Alzheimer’s disease. Current treatments focus on managing the symptoms of the disease. Because decrease in the activity of cholinergic neurons (neurons that use the neurotransmitter acetylcholine) is common in Alzheimer’s disease, several drugs used to treat the disease work by increasing acetylcholine neurotransmission, often by inhibiting the enzyme that breaks down acetylcholine in the synaptic cleft. Other clinical interventions focus on behavioral therapies like psychotherapy, sensory therapy, and cognitive exercises. Since Alzheimer’s disease appears to hijack the normal aging process, research into prevention is prevalent. Smoking, obesity, and cardiovascular problems may be risk factors for the disease, so treatments for those may also help to prevent Alzheimer’s disease. Some studies have shown that people who remain intellectually active by playing games, reading, playing musical instruments, and being socially active in later life have a reduced risk of developing the disease.


Parkinsonova choroba

Like Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease is a neurodegenerative disease. It was first characterized by James Parkinson in 1817. Each year, 50,000-60,000 people in the United States are diagnosed with the disease. Parkinson’s disease causes the loss of dopamine neurons in the substantia nigra, a midbrain structure that regulates movement. Loss of these neurons causes many symptoms including tremor (shaking of fingers or a limb), slowed movement, speech changes, balance and posture problems, and rigid muscles. The combination of these symptoms often causes a characteristic slow hunched shuffling walk, illustrated in (Figure). Patients with Parkinson’s disease can also exhibit psychological symptoms, such as dementia or emotional problems.

Although some patients have a form of the disease known to be caused by a single mutation, for most patients the exact causes of Parkinson’s disease remain unknown: the disease likely results from a combination of genetic and environmental factors (similar to Alzheimer’s disease). Post-mortem analysis of brains from Parkinson’s patients shows the presence of Lewy bodies—abnormal protein clumps—in dopaminergic neurons. The prevalence of these Lewy bodies often correlates with the severity of the disease.

There is no cure for Parkinson’s disease, and treatment is focused on easing symptoms. One of the most commonly prescribed drugs for Parkinson’s is L-DOPA, which is a chemical that is converted into dopamine by neurons in the brain. This conversion increases the overall level of dopamine neurotransmission and can help compensate for the loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra. Other drugs work by inhibiting the enzyme that breaks down dopamine.


Neurodevelopmental Disorders

Neurodevelopmental disorders occur when the development of the nervous system is disturbed. There are several different classes of neurodevelopmental disorders. Some, like Down Syndrome, cause intellectual deficits. Others specifically affect communication, learning, or the motor system. Some disorders like autism spectrum disorder and attention deficit/hyperactivity disorder have complex symptoms.

Autism

Autism spectrum disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder. Its severity differs from person to person. Estimates for the prevalence of the disorder have changed rapidly in the past few decades. Current estimates suggest that one in 88 children will develop the disorder. ASD is four times more prevalent in males than females.

This video discusses possible reasons why there has been a recent increase in the number of people diagnosed with autism.

A characteristic symptom of ASD is impaired social skills. Children with autism may have difficulty making and maintaining eye contact and reading social cues. They also may have problems feeling empathy for others. Other symptoms of ASD include repetitive motor behaviors (such as rocking back and forth), preoccupation with specific subjects, strict adherence to certain rituals, and unusual language use. Up to 30 percent of patients with ASD develop epilepsy, and patients with some forms of the disorder (like Fragile X) also have intellectual disability. Because it is a spectrum disorder, other ASD patients are very functional and have good-to-excellent language skills. Many of these patients do not feel that they suffer from a disorder and instead think that their brains just process information differently.

Except for some well-characterized, clearly genetic forms of autism (like Fragile X and Rett’s Syndrome), the causes of ASD are largely unknown. Variants of several genes correlate with the presence of ASD, but for any given patient, many different mutations in different genes may be required for the disease to develop. At a general level, ASD is thought to be a disease of “incorrect” wiring. Accordingly, brains of some ASD patients lack the same level of synaptic pruning that occurs in non-affected people. In the 1990s, a research paper linked autism to a common vaccine given to children. This paper was retracted when it was discovered that the author falsified data, and follow-up studies showed no connection between vaccines and autism.

Treatment for autism usually combines behavioral therapies and interventions, along with medications to treat other disorders common to people with autism (depression, anxiety, obsessive compulsive disorder). Although early interventions can help mitigate the effects of the disease, there is currently no cure for ASD.

Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD)

Approximately three to five percent of children and adults are affected by attention deficit/hyperactivity disorder (ADHD) . Like ASD, ADHD is more prevalent in males than females. Symptoms of the disorder include inattention (lack of focus), executive functioning difficulties, impulsivity, and hyperactivity beyond what is characteristic of the normal developmental stage. Some patients do not have the hyperactive component of symptoms and are diagnosed with a subtype of ADHD: attention deficit disorder (ADD). Many people with ADHD also show comorbitity, in that they develop secondary disorders in addition to ADHD. Examples include depression or obsessive compulsive disorder (OCD). (Figure) provides some statistics concerning comorbidity with ADHD.

The cause of ADHD is unknown, although research points to a delay and dysfunction in the development of the prefrontal cortex and disturbances in neurotransmission. According to studies of twins, the disorder has a strong genetic component. There are several candidate genes that may contribute to the disorder, but no definitive links have been discovered. Environmental factors, including exposure to certain pesticides, may also contribute to the development of ADHD in some patients. Treatment for ADHD often involves behavioral therapies and the prescription of stimulant medications, which paradoxically cause a calming effect in these patients.


Neurológ
Neurologists are physicians who specialize in disorders of the nervous system. They diagnose and treat disorders such as epilepsy, stroke, dementia, nervous system injuries, Parkinson’s disease, sleep disorders, and multiple sclerosis. Neurologists are medical doctors who have attended college, medical school, and completed three to four years of neurology residency.

When examining a new patient, a neurologist takes a full medical history and performs a complete physical exam. The physical exam contains specific tasks that are used to determine what areas of the brain, spinal cord, or peripheral nervous system may be damaged. For example, to check whether the hypoglossal nerve is functioning correctly, the neurologist will ask the patient to move his or her tongue in different ways. If the patient does not have full control over tongue movements, then the hypoglossal nerve may be damaged or there may be a lesion in the brainstem where the cell bodies of these neurons reside (or there could be damage to the tongue muscle itself).

Neurologists have other tools besides a physical exam they can use to diagnose particular problems in the nervous system. If the patient has had a seizure, for example, the neurologist can use electroencephalography (EEG), which involves taping electrodes to the scalp to record brain activity, to try to determine which brain regions are involved in the seizure. In suspected stroke patients, a neurologist can use a computerized tomography (CT) scan, which is a type of X-ray, to look for bleeding in the brain or a possible brain tumor. To treat patients with neurological problems, neurologists can prescribe medications or refer the patient to a neurosurgeon for surgery.

This website allows you to see the different tests a neurologist might use to see what regions of the nervous system may be damaged in a patient.

Mental Illnesses

Mental illnesses are nervous system disorders that result in problems with thinking, mood, or relating with other people. These disorders are severe enough to affect a person’s quality of life and often make it difficult for people to perform the routine tasks of daily living. Debilitating mental disorders plague approximately 12.5 million Americans (about 1 in 17 people) at an annual cost of more than $300 billion. There are several types of mental disorders including schizophrenia, major depression, bipolar disorder, anxiety disorders and phobias, post-traumatic stress disorders, and obsessive-compulsive disorder (OCD), among others. The American Psychiatric Association publishes the Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (or DSM), which describes the symptoms required for a patient to be diagnosed with a particular mental disorder. Each newly released version of the DSM contains different symptoms and classifications as scientists learn more about these disorders, their causes, and how they relate to each other. A more detailed discussion of two mental illnesses—schizophrenia and major depression—is given below.

Schizophrenia

Schizophrenia is a serious and often debilitating mental illness affecting one percent of people in the United States. Symptoms of the disease include the inability to differentiate between reality and imagination, inappropriate and unregulated emotional responses, difficulty thinking, and problems with social situations. People with schizophrenia can suffer from hallucinations and hear voices they may also suffer from delusions. Patients also have so-called “negative” symptoms like a flattened emotional state, loss of pleasure, and loss of basic drives. Many schizophrenic patients are diagnosed in their late adolescence or early 20s. The development of schizophrenia is thought to involve malfunctioning dopaminergic neurons and may also involve problems with glutamate signaling. Treatment for the disease usually requires antipsychotic medications that work by blocking dopamine receptors and decreasing dopamine neurotransmission in the brain. This decrease in dopamine can cause Parkinson’s disease-like symptoms in some patients. While some classes of antipsychotics can be quite effective at treating the disease, they are not a cure, and most patients must remain medicated for the rest of their lives.

Depresia

Major depression affects approximately 6.7 percent of the adults in the United States each year and is one of the most common mental disorders. To be diagnosed with major depressive disorder, a person must have experienced a severely depressed mood lasting longer than two weeks along with other symptoms including a loss of enjoyment in activities that were previously enjoyed, changes in appetite and sleep schedules, difficulty concentrating, feelings of worthlessness, and suicidal thoughts. The exact causes of major depression are unknown and likely include both genetic and environmental risk factors. Some research supports the “classic monoamine hypothesis,” which suggests that depression is caused by a decrease in norepinephrine and serotonin neurotransmission. One argument against this hypothesis is the fact that some antidepressant medications cause an increase in norepinephrine and serotonin release within a few hours of beginning treatment—but clinical results of these medications are not seen until weeks later. This has led to alternative hypotheses: for example, dopamine may also be decreased in depressed patients, or it may actually be an increase in norepinephrine and serotonin that causes the disease, and antidepressants force a feedback loop that decreases this release. Treatments for depression include psychotherapy, electroconvulsive therapy, deep-brain stimulation, and prescription medications. There are several classes of antidepressant medications that work through different mechanisms. For example, monoamine oxidase inhibitors (MAO inhibitors) block the enzyme that degrades many neurotransmitters (including dopamine, serotonin, norepinephrine), resulting in increased neurotransmitter in the synaptic cleft. Selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs) block the reuptake of serotonin into the presynaptic neuron. This blockage results in an increase in serotonin in the synaptic cleft. Other types of drugs such as norepinephrine-dopamine reuptake inhibitors and norepinephrine-serotonin reuptake inhibitors are also used to treat depression.

Other Neurological Disorders

There are several other neurological disorders that cannot be easily placed in the above categories. These include chronic pain conditions, cancers of the nervous system, epilepsy disorders, and stroke. Epilepsy and stroke are discussed below.

Epilepsia

Estimates suggest that up to three percent of people in the United States will be diagnosed with epilepsy in their lifetime. While there are several different types of epilepsy, all are characterized by recurrent seizures. Epilepsy itself can be a symptom of a brain injury, disease, or other illness. For example, people who have intellectual disability or ASD can experience seizures, presumably because the developmental wiring malfunctions that caused their disorders also put them at risk for epilepsy. For many patients, however, the cause of their epilepsy is never identified and is likely to be a combination of genetic and environmental factors. Often, seizures can be controlled with anticonvulsant medications. However, for very severe cases, patients may undergo brain surgery to remove the brain area where seizures originate.

Mŕtvica

A stroke results when blood fails to reach a portion of the brain for a long enough time to cause damage. Without the oxygen supplied by blood flow, neurons in this brain region die. This neuronal death can cause many different symptoms—depending on the brain area affected— including headache, muscle weakness or paralysis, speech disturbances, sensory problems, memory loss, and confusion. Stroke is often caused by blood clots and can also be caused by the bursting of a weak blood vessel. Strokes are extremely common and are the third most common cause of death in the United States. On average one person experiences a stroke every 40 seconds in the United States. Approximately 75 percent of strokes occur in people older than 65. Risk factors for stroke include high blood pressure, diabetes, high cholesterol, and a family history of stroke. Smoking doubles the risk of stroke. Because a stroke is a medical emergency, patients with symptoms of a stroke should immediately go to the emergency room, where they can receive drugs that will dissolve any clot that may have formed. These drugs will not work if the stroke was caused by a burst blood vessel or if the stroke occurred more than three hours before arriving at the hospital. Treatment following a stroke can include blood pressure medication (to prevent future strokes) and (sometimes intense) physical therapy.

Zhrnutie sekcie

Some general themes emerge from the sampling of nervous system disorders presented above. The causes for most disorders are not fully understood—at least not for all patients—and likely involve a combination of nature (genetic mutations that become risk factors) and nurture (emotional trauma, stress, hazardous chemical exposure). Because the causes have yet to be fully determined, treatment options are often lacking and only address symptoms.

Kontrolné otázky

Parkinson’s disease is a caused by the degeneration of neurons that release ________.

________ medications are often used to treat patients with ADHD.

Strokes are often caused by ________.

  1. neurodegeneration
  2. blood clots or burst blood vessels
  3. seizures
  4. vírusy

Why is it difficult to identify the cause of many nervous system disorders?

  1. The genes associated with the diseases are not known.
  2. There are no obvious defects in brain structure.
  3. The onset and display of symptoms varies between patients.
  4. all of the above

Why do many patients with neurodevelopmental disorders develop secondary disorders?

  1. Their genes predispose them to schizophrenia.
  2. Stimulant medications cause new behavioral disorders.
  3. Behavioral therapies only improve neurodevelopmental disorders.
  4. Dysfunction in the brain can affect many aspects of the body.

Otázky kritického myslenia

What are the main symptoms of Alzheimer’s disease?

Symptoms of Alzheimer’s disease include disruptive memory loss, confusion about time or place, difficulties planning or executing tasks, poor judgment, and personality changes.

What are possible treatments for patients with major depression?

Possible treatments for patients with major depression include psychotherapy and prescription medications. MAO inhibitor drugs inhibit the breakdown of certain neurotransmitters (including dopamine, serotonin, norepinephrine) in the synaptic cleft. SSRI medications inhibit the reuptake of serotonin into the presynaptic neuron.

Glosár



Komentáre:

  1. Sasha

    pastvina

  2. Anton

    apparently would read attentively, but did not understand

  3. JoJokus

    úžasne, veľmi zábavný kúsok



Napíšte správu