多巴胺控制运动，而不仅仅是奖励

在西北大学领导的一项新研究中，研究人员从小鼠模型中脑区域的三种多巴胺神经元遗传亚型中鉴定并记录。

尽管有一个长期存在的普遍假设，即大多数（如果不是全部）多巴胺神经元仅对奖励或奖励预测线索做出反应，但研究人员发现，当身体移动时，一种遗传亚型会触发。而且，更令人惊讶的是，奇怪的是，这些神经元根本不对奖励做出反应。

这一发现不仅为大脑的神秘本质提供了新的线索，而且还为进一步理解甚至可能治疗帕金森病开辟了新的研究方向，帕金森病的特征是多巴胺神经元的丧失，但会影响运动系统。

该研究于8月3日发表在《自然神经科学》杂志上。

“当人们想到多巴胺时，他们可能会想到奖励信号，”西北大学的丹尼尔·多贝克（Daniel Dombeck）说，他是这项研究的共同负责人。“但是当多巴胺神经元死亡时，人们就会有运动困难。这就是帕金森病发生的事情，这对该领域来说是一个令人困惑的问题。我们发现了一种亚型，它们在没有任何奖励反应的情况下发出运动信号，它们位于帕金森病中多巴胺神经元首次死亡的地方。这只是另一个暗示和线索，似乎表明随着人们年龄的增长，某些遗传亚型更容易随着时间的推移而退化。

“这种遗传亚型与加速相关，”西北大学的Rajeshwar Awatramani补充道，他与Dombeck共同领导了这项研究。“每当鼠标加速时，我们都会看到活动，但相比之下，我们没有看到对奖励刺激做出反应的活动。这与大多数人认为这些神经元应该做什么的教条背道而驰。并非所有多巴胺神经元都会对奖励做出反应。这对这个领域来说是一个很大的变化。现在我们发现了一个多巴胺神经元的签名，它没有显示出奖励反应。

Dombeck是西北大学温伯格艺术与科学学院的神经生物学教授。Awatramani是西北大学Feinberg医学院的John Eccles神经病学教授。该论文的第一作者是Maite Azcorra和Zachary Gaertner，他们都是Dombeck和Awatramani实验室的研究生。

电机驱动信号

这一新发现建立在Dombeck实验室之前的一项研究的基础上，该研究发现了与小鼠运动相关的多巴胺神经元群。

“当时，我们认为这只是神经元的一小部分，”Dombeck说。“其他人继续假设所有的多巴胺神经元仍然是奖励神经元。也许他们中的一些人也只是有运动信号。

为了进一步探索这个问题，Dombeck与Awatramani合作，后者使用遗传工具根据神经元的基因表达来分离和标记神经元群体。利用这些信息，Dombeck的团队随后用荧光传感器标记了转基因小鼠模型大脑中的神经元，该模型由西北转基因和靶向诱变实验室生成。这使研究人员能够看到哪些神经元在行为过程中发光 – 最终揭示哪些神经元控制不同的特定功能。

在实验中，大约30%的多巴胺神经元仅在小鼠移动时发光。这些神经元是Awatramani团队确定的遗传亚型之一。其他多巴胺神经元群体对厌恶刺激（引起回避反应）或奖励做出反应。

帕金森病的联系 

几十年来，研究人员一直对帕金森病患者失去多巴胺神经元却难以移动感到困惑。

“这并不是说帕金森病患者只会因为他们的多巴胺反应受损而失去快乐的动力，”Dombeck说。“其他影响运动技能的事情正在发生。

Dombeck和Awatramani的新研究可能会为这个难题提供缺失的部分。

在他们的工作中，研究人员指出，与小鼠加速相关的多巴胺神经元似乎与帕金森病患者倾向于死亡的神经元位于中脑的同一位置。但存活的多巴胺神经元与减速有关。这一发现导致了一个新的假设，Dombeck和Awatramani计划在未来探索。

“我们想知道是否不仅仅是导致疾病的电机驱动信号的丢失 – 而是动物减速时活跃的反运动信号的保存，”Dombeck说。“可能是这种信号不平衡加强了停止移动的信号。这可能解释了一些症状。不仅仅是帕金森病患者不能移动。也可能是他们被迫停止移动。

“我们仍在试图弄清楚这一切意味着什么，”Awatramani说。“我会说这是一个起点。这是一种思考帕金森氏症大脑的新方式。