معلومة

محاولة فهم نص علمي عن الخلايا العصبية والدوبامين

محاولة فهم نص علمي عن الخلايا العصبية والدوبامين



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.

أنا بصدد قراءة https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1564381/ وأحاول أن أفهم كيف يتم التنبؤ في الخلايا العصبية.

ما قمت بتقطيره حتى الآن: تحصل الخلية على مدخلات ، وتحسب احتمال المكافأة (احتمالية النعيم التي أحب أن أسميها) ، إذا كان من الممكن أن تتسبب في مكافأة ، فإنها تطلق الدوبامين بكمية من المكافأة المتوقعة.

لذا أتساءل الآن ، ما هي العملية التي تستمر لإجراء هذا الحساب. ما هي متغيرات الإدخال التي تستخدمها الخلايا العصبية لحساب احتمالية المكافأة ومقدار الدوبامين الذي يتم إطلاقه؟

هل يأخذ في الحسبان أي نقاط الاشتباك العصبي توفر إشارات الإدخال؟ أم هو نوع إشارات الإدخال؟ أو مزيج من الاثنين معا؟ هل هي مدخلات التردد تحدث؟

أنا بحاجة إلى شرح كيف تحسب الخلايا العصبية "إمكانات النعيم" كما أحب أن أسميها ، في اللغة الإنجليزية للناس العاديين بدلاً من اللغة الإنجليزية الأكاديمية.

ملاحظة. ليس لدي خلفية أكاديمية. أنا مهتم فقط بالأشياء المتعلقة بالعلوم دون الحصول على تعليم رسمي.


انتقال الدوبامين في الدماغ في الصحة ومرض باركنسون: تعديل انتقال متشابك واللدونة من خلال نقل الحجم ومستقبلات الدوبامين غير المتجانسة

تقدم هذه المقالة المنظورة ملاحظات تدعم وجهة النظر القائلة بأن الخلايا العصبية الدوبامين الزنوجية والخلايا العصبية الدوبامين المتوسطة الحوفية تتواصل بشكل أساسي من خلال انتقال الحجم على مسافة قصيرة في نطاق um مع انتشار الدوبامين في مناطق خارج المشبكية ومتشابكة من الغلوتامات ومشابك GABA. بناءً على هذا الاتصال ، تمت مناقشة كيفية قيام نقل الحجم بتعديل انتقال الغلوتامات المشبكي إلى مسارات GABA المباشرة المعدلة D1R والمعدلة D2R في المخطط الظهري. تم حساب كل خلية عصبية من عصبون الدوبامين الزنجي في البداية لتشكيل أعداد كبيرة من النهايات العصبية DA الحديثة ، ثم وجد أنها تؤدي إلى تشجير محوري كثيف منتشر فوق العصب الجديد ، والذي يتم إطلاق الدوبامين منه. يمكن لهذه الخلايا العصبية من خلال انتقال حجم DA أن تؤثر بشكل مباشر ليس فقط على الخلايا العصبية الإسقاطية GABA المخطط لها ولكن على جميع أنواع الخلايا القاتلة بالتوازي. وهو يشمل الخلايا العصبية GABA التي تشكل مسار GABA الجزري / الجسيمي إلى خلايا الدوبامين السوداء ، والخلايا العصبية الكولينية المخططة وعصابات GABA الداخلية المخططة. يتضمن تعديل الدوبامين لأنواع مختلفة من الخلايا العصبية القاتلة الأنواع الفرعية لمستقبلات الدوبامين الخمسة ، ومستقبلات D1R إلى D5R ، وتشكيلها للعديد من مجمعات الدوبامين المتجانسة والمتشابكة والمتشابكة. هذه الميزات للخلايا العصبية الدوبامين نيغرو-سترايت لتعديل نشاط جميع أنواع الخلايا العصبية القاتلة تقريبًا في المخطط الظهري ، من خلال مجمعات مستقبلات الدوبامين ، مما يسمح لنا بفهم الضبط الدقيق الفريد والحاسم للحركات ، والذي يتم فقده في مرض باركنسون. يحدث تكامل إشارات الدوبامين القاتلة مع أنظمة الإرسال الأخرى في المخطط بشكل أساسي عبر تفاعلات مستقبلات الدوبامين في مجمعات مستقبلات الدوبامين. تشارك مثل هذه الأحداث الجزيئية أيضًا في تكامل نقل الحجم والانتقال التشابكي. يتضمن تعديل الدوبامين لمشابك الجلوتامات على مسار GABA الظهري المخطط الظهري معقدات D2R غير المتجانسة مثل D2R-NMDAR و A2AR-D2R و NTSR1-D2R. يحدث تعديل الدوبامين لمشابك الغلوتامات على مسار المخطط الدائري / الأسود بشكل رئيسي عبر مجمعات مستقبلات D1R مثل D1R-NMDAR و A2R-D1R و D1R-D3R. يتضمن تعديل الدوبامين للجزيرة / حجرة ستريوسوم من المخطط الظهري الإسقاط على خلايا الدوبامين السوداء مجمعات مستقبلات D4R-MOR. كل هذه التفاعلات بين المستقبلات والمستقبلات لها صلة بمرض باركنسون وعلاجه.

الكلمات الدالة: مستقبلات البروتين G- أمراض باركنسون- مستقبلات الدوبامين- مستقبلات مستقبلات الدوبامين.

الأرقام

توضيح لكيفية الدوبامين خارج المشبكي ...

رسم توضيحي لكيفية انتقال حجم الدوبامين خارج المشبكي (DA) إلى تعديل انتقال المخطط الظهري ...

توضيح لكيفية الدوبامين (DA) ...

رسم توضيحي لكيفية إطلاق الدوبامين (DA) من دوالي DA عبر حجم خارج المشبكي ...

توضيح لكيفية الدوبامين (DA) ...

رسم توضيحي لكيفية إطلاق الدوبامين (DA) من دوالي DA التي يمكن تنشيطها من خلال الحجم ...


الحجم مهم عندما يتعلق الأمر بتعرض الخلايا لمرض باركنسون

في كل عام ، يقوم الأطباء بتشخيص ما يقرب من 60 ألف أمريكي يعانون من مرض باركنسون ورسكووس ، وهو حالة تنكسية عصبية غير قابلة للشفاء يكون عامل الخطر رقم واحد لها هو العمر. يقدر عدد المصابين بهذا المرض في جميع أنحاء العالم بحوالي سبعة إلى 10 ملايين شخص. مع تقدم سكان الولايات المتحدة والعالم في العمر ، أصبح فهم أسبابها أكثر إلحاحًا.

حتى الآن ، يعرف الباحثون أن مرض باركنسون ورسكووس ينطوي على موت الخلايا في مناطق محدودة قليلة من الدماغ بما في ذلك المادة السوداء (SNc) ، وهي واحدة من مجموعتين من الخلايا الكبيرة في الدماغ المتوسط ​​والتي تضم عددًا كبيرًا من الخلايا العصبية الدوبامين. تطلق هذه الخلايا الدوبامين وتشارك في مجموعة متنوعة من الوظائف بما في ذلك معالجة المكافأة والحركة الإرادية. تؤدي وفاتهم إلى مشاكل التحكم في الحركة والتوازن التي تعد من الأعراض الأساسية للمرض.

أظهر بحث جديد أن خلايا الدماغ هذه ، هي الأكثر عرضة للإصابة بمرض باركنسون ورسكووس, تتطلب كميات كبيرة من الطاقة بشكل غير عادي لأداء مهامها بسبب هياكلها شديدة التشعب. مثل السيارة الضخمة ذات المحرك المحموم ، فإن هذه الخلايا العصبية عرضة للإرهاق والموت المبكر. ظهر هذا الاكتشاف من مقارنة استخدام الطاقة في الخلايا العصبية الدوبامين السوداء وفي الخلايا العصبية المماثلة الموجودة في المنطقة القطنية البطنية القريبة (VTA) ، وكذلك في الدماغ المتوسط. & ldquo كنا نحاول أن نفهم لماذا تموت الخلايا العصبية الدوبامين من المادة السوداء في مرضى باركنسون و rsquos في حين أن هناك العديد من خلايا الدماغ الأخرى التي ليس لديها مشكلة على الإطلاق ، ويقول لويس إيريك ترودو ، عالم الأعصاب في جامعة مونتريال وكبير مؤلفي كتاب نشرت الدراسة في 27 أغسطس علم الأحياء الحالي.

على الرغم من وجودها جنبًا إلى جنب تقريبًا ، فإن الخلايا العصبية في SNc تنفق كميات أكبر من الطاقة من تلك الموجودة في VTA ، وعملت الميتوكوندريا الخاصة بها ، وهي الهياكل التي تولد الطاقة في الخلايا ، باستمرار بأقصى سعة. عند إجراء مزيد من الفحص ، وجد الباحثون أن الطلب الكبير على هذه الخلايا المستهلكة للطاقة ينبع من حقيقة أنها تبلغ ضعف حجم جيرانها في منطقة VTA. تحتوي الخلايا العصبية SNc أيضًا على العديد من الامتدادات المحورية. مثل الشجرة التي لها العديد من الفروع ، تتطلب الخلايا العصبية الكبيرة المزيد من الطاقة للبقاء على قيد الحياة والقيام بوظائفها.

عندما قلل المجربون هذا التفرع بإضافة السيمافورين ، وهو بروتين توجيه محوري يثبط النمو العصبي ، قلل من نشاط الميتوكوندريا وإنفاق الطاقة والضعف في هذه الخلايا العصبية. لسوء الحظ ، فإن مثل هذا النهج من شأنه أن يضر بالخلايا العصبية الباقية ، والتي تحتاج إلى زيادة تفرعاتها ، خاصة في أدمغة الشيخوخة ، للسيطرة على مخازن الدوبامين وتجديدها.

الفرضية القائلة بأن التفرع المحوري الواسع يساهم في ضعف الخلايا العصبية الدوبامين المتورطة في باركنسون و rsquos وقد تم اقتراحها في الماضي ، ولكن هذه هي الدراسة الأولى التي تضع هذه الادعاءات في الاختبار و [مدشين] في المختبر على الأقل. يبقى أن نرى ما إذا كان يمكن الحصول على النتائج أيضًا في الحيوانات الحية ، كما يقول Andr & Ecute Parent ، الأستاذ في جامعة لافال الذي يدرس الأمراض التنكسية العصبية ولم يشارك في الدراسة.

كل واحد منا يفقد خلايا الدوبامين العصبية مع تقدمنا ​​في العمر. هذه ليست مشكلة بالنسبة لمعظم الناس لأنه مع فقدان الخلايا العصبية ، يتولى الناجون الآخرون المسؤولية. ومع ذلك ، في بعض الأفراد ، يتم الوصول إلى & ldquocritical عتبة & rdquo للخسارة العصبية ولم تعد الخلايا المتبقية قادرة على التعويض. & ldquoParkinson & rsquos هو مرض متعدد الإصابة ، كما يقول ترودو. & ldquo لتطوير المرض ، تحتاج إلى بعض الأشياء: عملية الشيخوخة وطفرة أو التعرض للسموم البيئية. ربما لدينا جميعًا خلايا عصبية معرضة لخطر الموت في نهاية المطاف في سن أكبر. لكننا لا نمتلك ذلك النوع الثاني الذي سيزيد الضغط على هذه الخلايا ، مما يؤدي إلى تطور المرض. تحتاج خلايا الدوبامين الكبيرة في المادة السوداء إلى طاقة إضافية للتشغيل ، وهذا الضغط المرتفع المزمن يجعلها أكثر عرضة للجينات الطفرات والتأثيرات البيئية والشيخوخة ، وكلها قد تكون السبب في كونها من أوائل الأشخاص الذين يموتون.

يتطلع ترودو وفريقه الآن إلى استخدام نتائج هذا الاكتشاف لتحسين نماذج القوارض لمرض باركنسون ورسكووس حتى يكونوا أكثر قدرة على محاكاة ما يحدث في دماغ الرئيسيات. نظرًا لأن هذه الأدمغة أكبر ، فإن الخلايا العصبية للدوبامين لديها مساحة أكبر لتغطيتها ، مما يتطلب على الأرجح إجراء المزيد من الروابط وإنفاق المزيد من الطاقة. في الوقت الحالي ، العلماء ليسوا متأكدين حتى من أن الفئران أو الفئران تصاب بمرض باركنسون ورسكووس على الإطلاق ، وقد يكون ذلك بسبب صغر حجم خلاياها. نأمل أن تكشف الدراسات المستقبلية بالضبط مدى أهمية الحجم في الدماغ.


المواد الكيميائية العصبية للسعادة

صُممت الحياة في جسم الإنسان لتكون تجربة سعيدة. يضمن علم الأحياء التطوري لدينا أن كل ما هو ضروري لبقائنا يجعلنا نشعر بالرضا. تسعى جميع الحيوانات إلى اللذة وتتجنب الألم. لذلك ، يمتلك دماغنا منبعًا من المواد الكيميائية العصبية المنتجة ذاتيًا والتي تحول مساعي الحياة ونضالاتها إلى متعة وتجعلنا نشعر بالسعادة عندما نحققها.

هذا التصميم البيولوجي كريم ، لكنه يظل كامنًا عند الكثيرين. في هذا المدخل ، سألقي نظرة على سبع جزيئات دماغية مرتبطة بالسعادة وأعرض طرقًا بسيطة يمكنك من خلالها إطلاق سراحهم في حياتك اليومية.

فرضية طريقة الرياضي: العرق وبيولوجيا النعيم هو أنه من خلال اللياقة البدنية اليومية وخيارات نمط الحياة الأخرى ، لدينا القدرة على جعل أنفسنا أكثر سعادة. أحد الآثار الجانبية للعيش في العصر الرقمي هو أننا نبتعد بشكل متزايد عن جسديتنا وعن بعضنا البعض.

علم الأحياء لدينا هو قصر الدائرة. لقد تم تعطيل توازن المواد الكيميائية العصبية التي تطورت لآلاف السنين بسبب حياتنا الحديثة ، مما جعلنا أكثر عرضة للاكتئاب والقلق والاستياء. تتوق شركات الأدوية إلى تعديل هذا الخلل باستخدام حبوب منع الحمل. هدفي هو وصف خيارات نمط الحياة البسيطة والتغييرات في السلوك التي يمكن أن تحسن كيمياء دماغك ، وتجعلك تشعر بتحسن ، وتحفزك على تعظيم إمكاناتك البشرية.

تنتج أجسامنا مئات المواد الكيميائية العصبية. تم تحديد جزء صغير فقط من هذه من قبل العلماء. لن نعرف في حياتنا بالضبط كيف تعمل كل هذه الجزيئات.

يعتقد ألبرت أينشتاين أن "يجب أن يكون كل شيء بسيطًا قدر الإمكان ، ولكن ليس أبسط"بناءً على هذه الفلسفة ، قمت بتطبيق علامات بسيطة على سبعة جزيئات دماغية وأوصاف عامة لكيفية ارتباط كل منها بشعور الرفاهية.

المواد الكيميائية العصبية للسعادة

1. Endocannabinoids: "جزيء النعيم"

Endocannabinoids عبارة عن حشيش يتم إنتاجه ذاتيًا ويعمل على مستقبلات CB-1 و CB-2 لنظام القنب. Anandamide (من السنسكريتية "Ananda" بمعنى Bliss) هو endocannabinoid الأكثر شهرة. ومن المثير للاهتمام ، أنه تم عزل ما لا يقل عن 85 نوعًا من أنواع القنب المختلفة من نبات القنب. الافتراض هو أن كل من هذه الأفعال تعمل كمفتاح ينزلق في قفل مختلف لنظام القنب ويغير تصورات وحالات الوعي بطرق مختلفة. من المحتمل أننا ننتج بأنفسنا العديد من المتغيرات من endocannabinoids ، لكن الأمر سيستغرق علماء الأعصاب عقودًا لعزلها.

تجادل دراسة في جامعة أريزونا ، نُشرت في أبريل 2012 ، بأن endocannabinoids هي ، على الأرجح ، سبب ارتفاع العداء. تظهر الدراسة أن كلا من البشر والكلاب يظهرون زيادة كبيرة في endocannabinoids بعد الجري المستمر.

لا تتناول الدراسة المساهمة المحتملة للإندورفين في ارتفاع العداء. ومع ذلك ، في أبحاث أخرى ركزت على الحاجز الدموي الدماغي (BBB) ​​، فقد تبين أن جزيئات الإندورفين أكبر من أن تمر بحرية عبر الحاجز الدماغي ، وربما لا تكون مسؤولة عن حالة السعادة المرتبطة بارتفاع العداء.

2. الدوبامين: "جزيء المكافأة"

الدوبامين مسؤول عن السلوك المدفوع بالمكافأة والبحث عن المتعة. كل نوع من سلوك البحث عن المكافأة الذي تمت دراسته يزيد من مستوى انتقال الدوبامين في الدماغ. إذا كنت ترغب في الحصول على جرعة من الدوبامين ، حدد هدفًا وحققه.

تعمل العديد من العقاقير المسببة للإدمان ، مثل الكوكايين والميثامفيتامين ، مباشرة على نظام الدوبامين. يمنع الكوكايين امتصاص الدوبامين ، مما يترك هذه الناقلات العصبية في الفجوة المشبكية لفترة أطول.

هناك أدلة على أن الأشخاص ذوي الشخصية المنفتحة أو غير المقيدة يميلون إلى الحصول على مستويات أعلى من الدوبامين مقارنة بالأشخاص ذوي الشخصية الانطوائية. لتشعر بمزيد من الانبساطية وغير المقيدة ، حاول زيادة مستويات الدوبامين بشكل طبيعي من خلال أن تكون رائدًا في حياتك اليومية وإغراق عقلك بالدوبامين بانتظام من خلال تحديد الأهداف وتحقيقها.

3. الأوكسيتوسين: "جزيء الترابط"

الأوكسيتوسين هو هرمون مرتبط ارتباطًا مباشرًا بالارتباط البشري وزيادة الثقة والولاء. في بعض الدراسات ، ارتبطت المستويات العالية من الأوكسيتوسين بالتعلق الرومانسي. تظهر بعض الدراسات أنه إذا انفصل الزوجان لفترة طويلة من الزمن ، فإن قلة الاتصال الجسدي تقلل من هرمون الأوكسيتوسين وتدفع الشعور بالشوق إلى الارتباط بهذا الشخص مرة أخرى. لكن هناك بعض الجدل حول ما إذا كان للأوكسيتوسين نفس التأثير على الرجال كما يفعل على النساء. عند الرجال ، قد يكون فاسوبريسين (ابن عم قريب من الأوكسيتوسين) في الواقع "جزيء الترابط". ولكن مرة أخرى ، فإن المحصلة النهائية هي أن الاتصال الجسدي والعاطفة وممارسة الحب والعلاقة الحميمة هي مفتاح الشعور بالسعادة.

في عالم الإنترنت ، حيث غالبًا ما نكون "وحدنا معًا" على أجهزتنا الرقمية ، من المهم أكثر من أي وقت مضى الحفاظ على الروابط الإنسانية الحميمة والروابط "القبلية" داخل مجتمعك. يعد التمرين في صالة الألعاب الرياضية ، أو في بيئة جماعية ، أو وجود رفيق للركض طريقة رائعة للحفاظ على هذه الروابط البشرية وإفراز الأوكسيتوسين.

في دراسة أجريت عام 2003 ، ارتفعت مستويات الأوكسيتوسين في كل من الكلب والمالك بعد قضاء فترة في "الحضن". قد يكون للرابطة العاطفية القوية بين البشر والكلاب أساس بيولوجي في الأوكسيتوسين. إذا لم يكن لديك إنسان آخر يقدم لك المودة ويزيد من هرمون الأوكسيتوسين ، يمكن لحيوانك الأليف المفضل أن يفعل الحيلة أيضًا.

4. إندورفين: "جزيء قتل الألم"

يُترجم الاسم Endorphin إلى "المورفين المنتج ذاتيًا". يشبه الإندورفين المواد الأفيونية في تركيبته الكيميائية وله خصائص مسكنة. يتم إنتاج الإندورفين بواسطة الغدة النخامية والوطاء أثناء المجهود البدني الشاق والجماع والنشوة. اجعل هذه المساعي جزءًا من حياتك العادية للحفاظ على ضخ الإندورفين.

ترتبط الإندورفين بدرجة أقل بـ "ارتفاع مستوى العداء" مقارنةً بداخل الكانابينويد ، ولكنها مرتبطة بجانب "عدم الشعور بالألم" في التمارين الهوائية ويتم إنتاجها بكميات أكبر أثناء تمارين القلب "اللاهوائية" وتمارين القوة.

في عام 1999 ، أفاد باحثون إكلينيكيون أن إدخال إبر الوخز بالإبر في نقاط معينة من الجسم يؤدي إلى إنتاج الإندورفين. في دراسة أخرى ، تم العثور على مستويات أعلى من الإندورفين في السائل الدماغي الشوكي بعد أن خضع المرضى للوخز بالإبر. الوخز بالإبر طريقة رائعة لتحفيز إفراز الأندورفين.

5. GABA: "الجزيء المضاد للقلق"

GABA هو جزيء مثبط يعمل على إبطاء إطلاق الخلايا العصبية ويخلق إحساسًا بالهدوء. يمكنك زيادة GABA بشكل طبيعي من خلال ممارسة اليوجا أو التأمل أو "استجابة الاسترخاء". البنزوديازيبينات (مثل الفاليوم وزاناكس) هي مهدئات تعمل كدواء مضاد للقلق عن طريق زيادة GABA. هذه الأدوية لها العديد من الآثار الجانبية ومخاطر الاعتماد عليها ولكنها لا تزال موصوفة على نطاق واسع.

دراسة من مجلة الطب البديل والتكميلي وجدت زيادة بنسبة 27 في المائة في مستويات GABA بين ممارسي اليوجا بعد جلسة يوجا مدتها 60 دقيقة مقارنة بالمشاركين الذين قرأوا كتابًا لمدة 60 دقيقة. تشير الدراسة إلى أن اليوغا قد تزيد من مستويات GABA بشكل طبيعي.

6. السيروتونين: "جزيء الثقة"

يلعب السيروتونين العديد من الأدوار المختلفة في أجسامنا لدرجة أنه من الصعب حقًا تمييزها. من أجل التطبيق العملي أسميها "جزيء الثقة". في نهاية المطاف ، فإن الارتباط بين ارتفاع مستوى السيروتونين ونقص حساسية الرفض يسمح للناس بوضع أنفسهم في مواقف تعزز احترام الذات ، وتزيد من مشاعر الجدارة ، وتخلق شعورًا بالانتماء.

لزيادة السيروتونين ، تحدى نفسك بانتظام وتابع الأشياء التي تعزز الشعور بالهدف والمعنى والإنجاز. أن تكون قادرًا على قول "لقد فعلت ذلك!" ستنتج حلقة ملاحظات من شأنها أن تعزز السلوكيات التي تبني احترام الذات ، وتجعلك أقل انعدامًا للأمان ، وتخلق دوامة تصاعدية من السيروتونين.

يُطلق على مجموعة متنوعة من مضادات الاكتئاب الشائعة مثبطات امتصاص السيروتونين المحددة (SSRIs) - وهي أدوية معروفة جيدًا مثل Prozac و Celexa و Lexapro و Zoloft وما إلى ذلك. واضطرابات الهلع واضطراب الوسواس القهري واضطرابات الأكل والألم المزمن واضطراب ما بعد الصدمة (PTSD).

حصلت مثبطات استرداد السيروتونين الانتقائية على اسمها لأنه كان يُعتقد في السابق أنها تعمل عن طريق الاحتفاظ بالسيروتونين في الفجوة المشبكية لفترة أطول وأن هذا سيجعل الأشخاص الذين تناولوا هذه الحبوب أكثر سعادة على مستوى العالم. من الناحية النظرية ، إذا كان السيروتونين هو المادة الكيميائية العصبية الوحيدة المسؤولة عن الاكتئاب ، فإن هذه الأدوية ستعمل مع الجميع. ومع ذلك ، لا يستجيب بعض الأشخاص أبدًا لمثبطات استرداد السيروتونين الانتقائية ، لكنهم يستجيبون للأدوية التي تعمل على أنظمة GABA أو الدوبامين أو النوربينفرين.

لا يفهم العلماء تمامًا دور السيروتونين في اضطرابات المزاج ، ولهذا من المهم أن تعمل عن كثب مع أخصائي علم النفس الصيدلاني الموثوق به إذا كنت ترغب في العثور على وصفة طبية تناسبك بشكل أفضل. أيضًا ، تشير حقيقة أن SSRIs تستغرق أسبوعين لتظهر إلى أن تأثيرها قد يكون له علاقة أيضًا بتكوين الخلايا العصبية ، وهو نمو الخلايا العصبية الجديدة. توضح هذه النتائج أن كيفية عمل مضادات الاكتئاب في دماغ كل شخص تختلف اختلافًا كبيرًا ولا يفهمها العلماء أو الباحثون تمامًا.

7. الأدرينالين: "جزيء الطاقة"

يلعب الأدرينالين ، المعروف تقنيًا باسم الإبينفرين ، دورًا كبيرًا في آلية القتال أو الطيران. يُعد إطلاق مادة الإبينفرين أمرًا مُبهجًا ويؤدي إلى زيادة في الطاقة. يتسبب الأدرينالين في زيادة معدل ضربات القلب وضغط الدم ، ويعمل عن طريق التسبب في تقلص الأوعية الدموية الأقل أهمية وزيادة تدفق الدم إلى العضلات الكبيرة. "Epi-Pen" هو حقنة من الإبينفرين تستخدم في علاج تفاعلات الحساسية الحادة.

يأتي "اندفاع الأدرينالين" في أوقات الشدة أو المواقف المخيفة. يمكن أن يتم تشغيله عند الطلب من خلال القيام بأشياء تخيفك أو يتم دفعك إلى موقف يشعرك بالخطورة. يمكنك أيضًا إنشاء اندفاع الأدرينالين عن طريق أخذ أنفاس سريعة قصيرة وتقلص العضلات. يمكن أن تكون هذه الهزة صحية بجرعات صغيرة ، خاصة عندما تحتاج إلى اصطحابي.

اندفاع الأدرينالين يجعلك تشعر بأنك على قيد الحياة. يمكن أن يكون ترياقًا للملل والضيق والركود. المخاطرة ، والقيام بأشياء مخيفة تدفعك إلى الخروج من منطقة الراحة الخاصة بك هو المفتاح لتعظيم إمكاناتك البشرية. ومع ذلك ، غالبًا ما يتصرف الناس بتهور للحصول على اندفاع الأدرينالين. إذا كنت "مدمنًا للأدرينالين" ، فحاول الموازنة بين البحث عن المستجدات الذي قد يكون ضارًا من خلال التركيز على السلوكيات التي تجعلك تشعر بالرضا عن طريق إطلاق مواد كيميائية عصبية أخرى في هذه القائمة.

لا يوجد معيار واحد يناسب الجميع عندما يتعلق الأمر بإنشاء توازن كيميائي عصبي يرتبط بالشعور بالسعادة. استخدم هذه القائمة المكونة من سبع مواد كيميائية عصبية كقائمة مرجعية أولية لإجراء جرد لعاداتك اليومية والحفاظ على توازن حياتك. من خلال التركيز على خيارات نمط الحياة التي تفرز كل من هذه المواد الكيميائية العصبية ، ستزيد من احتمالات سعادتك في جميع المجالات.

علم الدماغ عبارة عن ثالوث من المكونات الكهربائية (موجات الدماغ) والمعمارية (هياكل الدماغ) والكيميائية (المواد الكيميائية العصبية) تعمل في تناسق لخلق حالة ذهنية. يركز هذا الإدخال فقط على العناصر الكيميائية. سوف أستكشف المكونات الكهربائية والمعمارية في المدونات المستقبلية.


الفهم المتطور للخلايا العصبية الدوبامين في Substantia Nigra و Ventral Tegmental Area

في السنوات الأخيرة ، تم فحص عدد الخلايا العصبية في المنطقة السقيفية البطنية (VTA) والمادة السوداء (SN) على مستويات متعددة. تشير النتائج إلى أن الإسقاطات والكيمياء العصبية والمستقبلات وتعبير القناة الأيونية في هذه المجموعة الخلوية تختلف بشكل كبير. تركز هذه المراجعة على الخصائص الجوهرية والتنظيم المشبكي الذي يتحكم في نشاط الخلايا العصبية الدوبامين. على الرغم من أن جميع الخلايا العصبية الدوبامين تطلق إمكانات العمل في نمط منظم ضربات القلب في غياب المدخلات المشبكية ، فإن الخصائص الجوهرية التي يقوم عليها هذا النشاط تختلف اختلافًا كبيرًا. وبالمثل ، فإن الانتقال إلى نمط الاندفاع / الإيقاف المؤقت ينتج عن توليفات من الموصلات الأيونية الجوهرية والمدخلات المشبكية المثبطة والمثيرة التي تختلف بين مجموعة الخلايا هذه. أخيرًا ، اللدونة المشبكية هي المنظم الرئيسي لمعدل ونمط النشاط في مجموعات مختلفة من عصبونات الدوبامين. من خلال هذه الخصائص الأساسية ، يتم تنظيم نشاط الخلايا العصبية للدوبامين ويؤسس للوظائف واسعة النطاق التي تُنسب إلى الدوبامين.


الخلايا العصبية التي ظهرت من لا مكان

احتشد العلماء حول طبق بتري Yuanchao Xue. لم يتمكنوا من تحديد الخلايا التي كانوا يرونها. قال شيانغ دونغ فو ، رئيس فريق البحث في جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو: "لقد رأينا الكثير من الخلايا ذات النتوءات تنمو خارج سطح الخلية". "لا أحد منا يعرف الكثير عن علم الأعصاب ، وسألنا من حولنا وقال أحدهم إنها خلايا عصبية." كان الفريق ، المؤلف من علماء خلوي وجزيئي أساسيين ، في حيرة شديدة. من أين أتت هذه الخلايا العصبية؟ كان Xue قد ترك تجربة فاشلة ، طبقًا مليئًا بالخلايا السرطانية البشرية ، في الحاضنة ، وعندما نظر بعد أسبوعين ، وجد طبقًا مليئًا بالخلايا العصبية.

غالبًا ما لا يظهر نوع خلية غير متوقع في طبق بتري ، كما لو كان من العدم. قضى العلماء في جميع أنحاء العالم الكثير من الوقت والمال في محاولة جادة لتوليد الخلايا العصبية في المختبر - ستكون الآثار المترتبة على مرض التنكس العصبي هائلة. ومع ذلك ، فإن فريق البحث هذا ، الذي كان يدرس بالفعل بروتين PTB المرتبط بالـ RNA ، قد أنتج عن غير قصد طبقًا كاملاً من الخلايا العصبية.

قال Xue ، وهو الآن باحث في معهد الفيزياء الحيوية في الأكاديمية الصينية للعلوم ، في بكين: "لقد حيرتني لفترة طويلة ، ولم أكن أعرف ما هو الخطأ في خلاياي". كان Xue يحاول استنفاد الخلايا السرطانية البشرية من PTB باستخدام RNAs صغير التداخل (siRNAs). لقد توقع أن تستمر سلالات الخلايا الخاصة به ، والتي عادة ما تكون شديدة التكاثر ، في النمو ، لكنها توقفت ، وبالتالي تم إهمالها جانبًا لمدة أسبوعين. من المؤكد أن الطبق قد أصبح ملوثًا ، حاول Xue وزملاؤه التجربة مرة أخرى ... ومرة ​​أخرى ... ومرة ​​أخرى.

ساعدهم عدم وعيهم الكامل بالمجال ، وكيف كانوا يتعارضون مع العلم. سذاجتهم سمحت لهم بالمضي قدما.

قال فو: "لقد اختبرنا كل خلية يمكننا الحصول عليها ، وفي كل مرة فعلنا نفس الشيء - وهو إزالة البروتين PTB - وأصبحت كل خلية خلية عصبية". الخلايا الليفية ، الخلايا السرطانية ، الخلايا الدبقية ... أدرك الفريق أنه في كل مرة يستنزفون فيها خلية PTB ، تتحول الخلية إلى خلية عصبية. كانت الخطوة المنطقية التالية هي الانتقال إلى نماذج الفئران لمرض باركنسون - الموت التدريجي للخلايا العصبية المنتجة للدوبامين الذي يسبب ، من بين أمور أخرى ، الرعاش ومشاكل الحركة. كما هو الحال مع الحالات التنكسية العصبية الأخرى ، فإن العلاج صعب بطبيعته والخيارات الحالية ليست علاجية. عادة ما يتوقف تكوين الخلايا العصبية ، وهو توليد خلايا عصبية جديدة في الدماغ ، خلال فترة البلوغ. لذلك عندما تتلف هذه الخلايا أو تموت ، لا يستطيع الجسم استبدالها.

قرر Xue وزملاؤه التركيز على المادة السوداء ، وهي منطقة في الدماغ المتوسط ​​تسود فيها الخلايا العصبية الدوبامينية وتموت عادةً أثناء المرض. قرر الباحثون تجربة تقنية استنزاف PTB على الخلايا النجمية ، وهي خلايا غير عصبية على شكل نجمة ومتوفرة بكثرة في الدماغ. عادة ما ينتجون بروتين ربط الحمض النووي الريبي PTB1 ، والذي يمنعهم من أن يصبحوا خلايا عصبية. بناءً على فكرة أنه عندما تموت الخلايا العصبية ، تتكاثر الخلايا النجمية عادةً وتملأ هذا الفراغ في الدماغ ، اعتقد الفريق أنه قد يكون من المفيد تحويل هذه الخلايا النجمية الزائدة في مرض باركنسون إلى خلايا عصبية في الجسم الحي، في نماذج حيوانية.

ومع ذلك ، كان أقرانهم من علماء الأعصاب متشككين. من الناحية النظرية ، قيل لـ Fue ، إنه من غير الممكن تجديد خلية عصبية وظيفية أو إعادة بناء دائرة عصبية. تجارب في طبق بتري ، في المختبريمكن أن تبدو مختلفة جدًا في كثير من الأحيان في الجسم الحي، في الكائنات الحية. علاوة على ذلك ، من منظور تجريبي ، فرص تحويل الخلايا النجمية إلى خلايا عصبية وظيفية في الجسم الحي كانوا يبدون نحيفين.

أوضح فو أن عدم وعيهم الكامل بالمجال ، وكيف كانوا يتعارضون مع العلم ، ساعدهم. قال إن سذاجتهم سمحت لهم بالمضي قدمًا. لذلك ، صمم الفريق فيروسًا مرتبطًا بالغدة ليحمل siRNA ، لإسكات الجين المستهدف الذي يشفر PTB ، Ptbp1. قاموا بحقن الفيروس مباشرة في الدماغ المتوسط ​​لنموذج فأر باركنسون ، حيث استنفد الفريق معظم الخلايا العصبية الدوبامينية بالمادة الكيميائية ، أوكسيدوبامين. قاموا أيضًا بحقن نموذج تحكم باستخدام siRNA بدون ناقل. تمكن فو وزملاؤه من رؤية أنه بعد 12 أسبوعًا من الحقن ، وصل عدد الخلايا العصبية المحولة إلى 30 إلى 35 بالمائة ، ولم تكن هناك خلايا عصبية في نموذج التحكم. من خلال سلسلة من التجارب بعد ذلك ، تمكن الباحثون أيضًا من إظهار أنه لم يتم تحويل الخلايا النجمية إلى خلايا عصبية وظيفية من الدوبامين فحسب ، بل إن هذه الخلايا العصبية تنضج تدريجيًا وإعادة بناء الدوائر العصبية في المنطقة واستعادة العجز الحركي. كانت نظرية علم الأعصاب خاطئة.

الضوضاء مخدر ونيويورك مليئة بالمدمنين

بمجرد أن ينغلق الباب ، أنزلق على الأرض في وضع القرفصاء وأحبس أنفاسي. تبدو الغرفة التي حصنت فيها بنفسي للتو وكأنها خنق ماتيلدا مصباح كهربائي واحد يلقي. اقرأ أكثر

أدرك الفريق أن هذه التقنية يمكن أن تحول أنواع الخلايا إلى خلايا عصبية خاصة بتلك المنطقة عن طريق حقن ناقل فيروس زائد في المنطقة القشرية من الدماغ ، ورأى الباحثون أن الخلايا النجمية القشرية تتحول إلى خلايا عصبية قشرية. أظهر الفريق في الآونة الأخيرة طبيعة سجية ورقة بحثية ، نُشرت في يونيو من هذا العام ، تفيد بأنهم نجحوا في عكس أعراض مرض باركنسون في نموذج فأر. 2

قال Xinnan Wang (الذي لم يشارك في الدراسة) عبر البريد الإلكتروني: "نعم ، هذه النتائج غير متوقعة للغاية". وانغ باحث في قسم جراحة الأعصاب بكلية الطب بجامعة ستانفورد. "[هذا] ابتكار حقيقي" خارج الصندوق ". إذا كانت هذه الآلية تعمل بشكل مشابه في البشر ، فإنها ستوفر نموذجًا جديدًا لكيفية تعاملنا مع الأمراض التنكسية العصبية بما في ذلك مرض باركنسون: ببساطة عن طريق تحويل الخلايا النجمية الخاصة بالمرضى إلى خلايا عصبية ".

حاول علماء آخرون القيام بذلك من قبل. أفاد فريق من السويد ، على سبيل المثال ، في ورقة بحثية عام 2017 أنهم كانوا قادرين على تحويل الخلايا النجمية من فأر مصاب بمرض باركنسون إلى خلايا عصبية مستحثة لإفراز الدوبامين (iDA). 3 كان معدل التحويل منخفضًا ، ومع ذلك ، لم تكن الخلايا العصبية iDA قادرة على بناء دائرة عصبية بعيدة أو استعادة السلوك الحركي تمامًا.

قد تكون الخلايا النجمية تقوم باستمرار بقمع تطورها إلى خلية عصبية بالتعبير عن PTB1. هذا هو أحد التفسيرات لسبب تحويل إزالة PTB في الخلايا النجمية إلى خلايا عصبية تعمل بكامل طاقتها خاصة بالمنطقة.

"حلمي ، قبل تقاعدي ، أن نرى تجربة سريرية ويستفيد المريض من ذلك."

على الرغم من سلسلة تجارب Xue وزملائه الأنيقة ، واجه الباحثون بعض العقبات. أرسلوا دراستهم في الأصل إلى منشور آخر ، في عام 2017 ، لكن تم رفضهم. قال فو "المراجعين الثلاثة الذين ألقوا نظرة على الصحيفة اتصلوا بنا بأنفسهم لتهنئتنا". وفقًا لفو ، قال المراجعون "هذا مثير للغاية" و "هذا إنجاز كبير." كان فو والفريق سعداء لأن البحث قوبل بترحيب جيد. ومع ذلك ، كان محرر المنشور مترددًا للغاية. تساءل المراجع الرابع عما إذا كان الفريق قد فسر تجاربهم بشكل صحيح. لم يتم قبول الورقة.

لذلك ، قدم الفريق المحبط ورقتهم إلى طبيعة سجية، حيث تم نشره في النهاية. ولكن فقط بعد بضع سنوات ومزيد من العمل. مرة أخرى ، اتصلت مجموعة أخرى من المراجعين بالفريق على الفور لتهنئتهم على "عملهم الثوري". واقترح مراجع رابع مجموعة من التجارب التي يمكن للباحثين القيام بها للتخلص من أي شك آخر. قال فو: "لقد اقترحوا 28 تجربة أخرى". "لقد فعلنا كل واحد. لهذا السبب الورقة طويلة جدا! "

قال جون هاردي ، الباحث في قسم الأمراض العصبية التنكسية في جامعة كوليدج لندن ، لـ Science Media Center في لندن: "هذا مثير للغاية و (بالنسبة لي) نتيجة غير متوقعة من وجهة نظر نظرية". "باعتباره جزءًا من العلوم الأساسية ، إنه أمر مثير حقًا. ما إذا كان سيساعد في تطوير علاجات لمرض باركيسنون هو أمر أقل وضوحًا ... ولكنه عمل مثير. "

ماذا بعد؟ قال فو: "حيوانات أكبر". "القرود ثم البشر في نهاية المطاف ، ثم الدماغ البشري المسن على وجه التحديد." ليس لدى فو أي وهم فيما يتعلق بحجم العمل وعدد المشاكل المحتملة التي تنتظرهم. قال "حلمي ، قبل تقاعدي ، أن نرى تجربة سريرية ويستفيد المريض من ذلك". "سيكون هذا لطيفا."

كيف وجد فو وفريقه المثابرة لمواصلة هذا البحث لمدة عقد من الزمن - بعد اكتشافهم الأولي ، والأقران المشكوك فيهم ، وعدد لا يحصى من طلبات التمويل المرفوضة ، ورفض النشر؟ فو متواضع يشير إلى سذاجتهم. "كعلماء أساسيين ، لم نحلم أبدًا بأن نواجه طريق الاكتشاف هذا. كان هذا مجرد صدفة ".

وأضاف وانغ: "هناك الكثير من" الحوادث "وراء كل اكتشاف علمي ، وفي معظم الأوقات لا تسير مشاريعنا كما هو مخطط لها في الأصل. إذن من المهم حقًا كيف يتعامل الباحثون مع هذه "الحوادث". هل هذه اكتشافات علمية حقيقية أم مجرد ضوضاء؟ كونك عالم أعصاب أو لا قد لا يكون مهمًا كثيرًا عند ظهور نتائج غير متوقعة. 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., وآخرون. Reversing a model of Parkinson’s disease with in situ converted nigral neurons. طبيعة سجية 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. طبيعة سجية 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 الخلية الجذعية للخلايا 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.

مصدر القصة:

المواد المقدمة من Karolinska Institutet. ملاحظة: يمكن تعديل المحتوى حسب النمط والطول.


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

بقلم كاثرين زاندونيلا ، مكتب عميد الأبحاث

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 علم الأعصاب الطبيعي 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

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

  • 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.


مرض الشلل الرعاش

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.


Neurologist
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.

انفصام فى الشخصية

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.

كآبة

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.

الصرع

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.

السكتة الدماغية

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.

ملخص القسم

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.

راجع الأسئلة

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. النوبات
  4. الفيروسات

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. كل ما ورداعلاه

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.

أسئلة التفكير النقدي

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.

قائمة المصطلحات


شاهد الفيديو: التشابك العصبي (أغسطس 2022).