Введение

Тип GABAергического нейрона в стриатуме Средние колючие нейроны (MSN), также известные как колючие проекционные нейроны (SPN), являются особым типом ингибирующих GABAергических клеток, представляющих 95% нейронов в стриатуме человека, структуре базальных ганглий. Оба типа экспрессируют глутаматные рецепторы (NMDAR и AMPAR), холинергические рецепторы (M1 и M4) и рецепторы CB1 на соматодендритной области обоих типов MSN. Субпопуляция МСН содержит как рецепторы типа D1, так и рецепторы типа D2, причем примерно 40% стриальных МСН экспрессируют как мРНК DRD1, так и DRD2. В аккумбенсе ядра (NAcc) эти МСН смешанного типа, содержащие как рецепторы типа D1, так и рецепторы типа D2, в основном содержатся в оболочке NAcc.

Появление и расположение

Средние колючие нейроны - это нейроны среднего размера (~ 15 мкм в диаметре, ~ 1213 мкм у мыши) с большими и обширными дендритными деревьями (~ 500 мкм в диаметре). Стриатальные прямые MSN (dMSN) проецируют непосредственно на внутренний глобус паллидус (GPi) и черную субстанцию ретикулята (SNpr), в то время как стриальные косвенные MSN (iMSN) в конечном итоге проецируют на эти две структуры через промежуточное соединение с внешним глобусом паллидуса (GPe) и вентральным паллидусом (VP). Напомним, что возбуждающие постсинаптические потенциалы, вызванные глутаматергическими входами в дендриты колючих нейронов, вызывают потенциал действия только тогда, когда волна деполяризации достаточно сильна при входе в сому клетки. Поскольку быстро нарастающее влияние интернейронов расположено так близко к этому критическому воротам между дендритами и сомой, они могут легко регулировать генерацию потенциала действия. Кроме того, другие типы ГАМК-энергических интернейронов связываются с колючими нейронами. К ним относятся интернейроны, экспрессирующие тирозингидроксилазу и нейропептид Y.

Анатомия

Прямой путь в базальных ганглиях получает возбуждающий вход из коры, таламуса и других областей мозга. В прямом пути средние колючие нейроны проецируются на внутреннее деление глабуса бледного (GPi) или на черную субстанцию ретикулы (SNpr или SNr). Эти ядра проецируются в глубокий слой верхнего колликула и контролируют быстрые движения глаз (саккады), а также проецируются в вентральный таламус, который, в свою очередь, проецирует в верхние моторные нейроны в первичной моторной коре (предцентральный гирус). Выходы SNr и GPi являются тонически активными ингибирующими ядрами и, таким образом, постоянно ингибируют таламус (и, следовательно, моторную кору). Однако, переходная активность в (ингибирующих) прямой путь средних колючих нейронов в конечном итоге дезингибирует проекции таламуса в моторную кору и позволяет движение.

Анатомия

Непрямый путь также получает возбуждающий вход из различных областей мозга. Непрямые пути средних колючих нейронов проецируются на внешний сегмент глабуса бледного (GPe). Как и GPi, GPe является тонически активным ингибирующим ядром. ГПЭ проецируется в возбуждающее субталамическое ядро (СТН), которое, в свою очередь, проецируется в ГПИ и СНР. Эта модель поддерживается экспериментами, демонстрирующими, что оптогенетическая стимуляция прямого пути средних колючих нейронов увеличивает подвижность, тогда как стимуляция косвенного пути средних колючих нейронов ингибирует подвижность. Баланс прямой/непрямой активности в движении подтверждается данными о нейродегенеративных расстройствах, включая болезнь Паркинсона (БП), которая характеризуется потерей дофаминовых нейронов, проецирующихся в стриатум, гипоактивностью в прямом пути и гиперактивностью в нейронах косвенного пути, наряду с двигательной дисфункцией. Это приводит к потере нормального отбора действий, поскольку потеря дофамина стимулирует активность в косвенном пути, глобально ингибируя все моторные парадигмы. Это может объяснить нарушение инициирования действия, замедление действия (брадикинезия) и нарушение добровольного инициирования движения у пациентов с болезнью Паркинсона. С другой стороны, болезнь Хантингтона, которая характеризуется преимущественной деградацией опосредованного пути средних колючих нейронов, приводит к нежелательным движениям (хорея), которые могут быть результатом нарушения ингибирования движения и преобладающей активности прямого пути. Альтернативная связанная гипотеза заключается в том, что стриатум контролирует инициирование и выбор действий через архитектуру center surround, где активация подмножества нейронов прямого пути инициирует движения, в то время как тесно связанные моторные модели, представленные окружающими нейронами, подавляются боковым торможением через нейроны косвенного пути. Эта конкретная гипотеза подтверждается недавними исследованиями кальция, показывающими, что прямой и косвенный путь колючих нейронов, кодирующих конкретные действия, расположен в пространственно организованных ансамблях. Несмотря на обилие доказательств в пользу модели инициирования/окончания, недавние данные, использующие трансгенных мышей, экспрессирующих показатели кальция в прямом или косвенном пути, показали, что оба пути активны при инициировании действия, но ни один из них не активен во время бездействия, что было подтверждено с использованием одновременной двухканальной визуализации кальция. Это привело к некоторому сдвигу парадигмы в моделях стриальной функции, так что новые модели утверждают, что прямой путь облегчает желаемые движения, тогда как косвенный путь одновременно препятствует нежелательным движениям. Более сложные методы и анализы, такие как зависимая от состояния оптогенетика, показали, что оба пути в значительной степени участвуют в выполнении последовательности действий, и что, в частности, оба полосаточных пути участвуют в контроле действий на уровне элементов. Однако прямой путь средних колючих нейронов в основном сигнализирует о начале/окончении последовательности, а косвенный путь средних колючих нейронов может сигнализировать о переключении между подпоследовательностями данной последовательности действий. Другие данные свидетельствуют о том, что прямой и косвенный пути противоположным образом влияют на прекращение движения, в частности, относительный момент их деятельности определяет, будет ли действие прекращено. Недавние эксперименты показали, что прямые и косвенные пути спинного полосатого тела не только участвуют в движении. Первоначальные эксперименты в парадигме внутричерепной самостимуляции показали противоположные роли в усилении для двух путей; в частности, стимуляция прямого пути средних колючих нейронов, как было установлено, усиливается, тогда как стимуляция косвенного пути средних колючих нейронов была аверсивной. Однако в последующем исследовании (используя более физиологически значимые параметры стимуляции) было обнаружено, что прямая и косвенная стимуляция путей усиливают, но специфическая стимуляция путей приводит к разработке различных стратегий действия. В любом случае, эти исследования показывают, что укрепление спинной полосатой кости играет важную роль, в отличие от полосатой кости, которая играет роль только в контроле д...

Прямой путь

Прямой путь вентрального стриатума в базальных ганглиях опосредует обучение на основе вознаграждения и стимулирование аппетита, которое присваивается стимулам вознаграждения.

Косвенный путь

Косвенный путь вентрального стриатума в базальных ганглиях опосредует обучение на основе отвращения и отвратительную мотивационную выделённость, которая присваивается отвратительным стимулам.