Ученые из Института нервных болезней Глэдстона и Стэнфордоского университета сообщили о результатах исследования проводящих путей головного мозга, отвечающих за движение. Полученные данные дают шанс на борьбу с болезнью Паркинсона, основная причина которой — нехватка допамина, вырабатываемого специальными клетками в головном мозгу.
В течение последних десятилетий ученые придерживаются теории, гласящей, что движения человека контролируются цепью команд, или проводящими путями, определяющими реверсивное управление моторными функциями. Моторный центр в коре головного мозга получает сигнал «двигаться вперед» или «остановиться». При болезни Паркинсона наблюдается доминирование сигналов остановки. Однако экспериментально эта теория проверке не подвергалась.
Группа исследователей под руководством Анатоля Крейцера (Anatol Kreitzer) сотрудничала с ученым из Стэнфорда Карлом Дейссеротом (Karl Deisseroth), создателем метода оптической активации нейронов.
Ученые использовали разработанную Дейссеротом методику. При помощи генного инжиниринга в проводящие пути мышей был встроен молекулярный «выключатель», полученный из морских зеленых водорослей и получивший название ChR2 (channelrhodopsin-2). В мозг животного вводилось оптическое волокно шириной в человеческий волос. Это позволяло активировать при помощи света либо только нейроны остановки, либо только нейроны движения.
В ходе проведенных экспериментов было обнаружено, что подопытные мыши начинают двигаться при освещении светочувствительных клеток и останавливаются, при выключении света. После удаления волокна движение мышей восстанавливалось.
Таким образом, активируя команду «остановки», ученым удалось продемонстрировать искусственно вызванную болезнь Паркинсона. А запуская сигнал движения, они смогли восстановить подвижность животного даже в отсутствие допамина. Теория была проверена на мышах, генетически испытывающих дефицит допамина — такие животные демонстрировали многие из симптомов, характерных для болезни Паркинсона. После активации сигналов движения такие мыши снова обретали нормальную подвижность при существующей нехватке допамина.
Болезнь Паркинсона стоит на втором месте по распространенности и разрушительной силе после болезни Альцгеймера в категории нейродегенеративных заболеваний. От болезни Паркинсона страдает примерно миллион американцев. Полученные учеными данные возможно позволят найти средство лечения не только против болезней Паркинсона и Альцгеймера, но и помогут разработать методы лечения болезни Хантингтона, синдрома Туретта, обсессивно-компульсивного синдрома и ряда других заболеваний.
Regulation of parkinsonian motor behaviours by optogenetic control of basal ganglia circuitry — Nature, doi:10.1038/nature09159, 07 July 2010.
