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.
Medium spiny neurons (MSNs), also known as spiny projection neurons (SPNs), are a special type of GABAergic inhibitory cell representing 95% of neurons within the human striatum, a basal ganglia structure. Both types express glutamate receptors (NMDAR and AMPAR), cholinergic receptors (M1 and M4) and CB1 receptors are expressed on the somatodendritic area of both MSN types. A subpopulation of MSNs contain both D1 type and D2 type receptors, with approximately 40% of striatal MSNs expressing both DRD1 and DRD2 mRNA. In the nucleus accumbens (NAcc), these mixed type MSNs that contain both D1 type and D2 type receptors are mostly contained in the NAcc shell.
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.