Trong thí nghiệm này , những con chuột được huấn luyện để tiếp cận qua một lỗ hổng trong buồng của chúng và nắm lấy một viên thuốc (được trình bày ở đây như một món quà). Các nhà nghiên cứu quan tâm đến việc liệu việc ức chế hoặc kích thích hai loại tế bào thần kinh khác nhau có ảnh hưởng đến tỷ lệ thành công của chúng và cách chúng có thể thất bại hay không. Các tế bào thần kinh D1 được hiển thị bằng màu xanh lá cây, trong khi các tế bào thần kinh D2 được hiển thị bằng màu đỏ. Credit: OIST

Nghiên cứu được thực hiện tại Đại học Sau đại học Viện Khoa học và Công nghệ Okinawa (OIST), đã xem xét tầm quan trọng của các tế bào thần kinh cụ thể đối với các nhiệm vụ hàng ngày dường như đơn giản liên quan đến việc tiếp cận và cầm nắm các đồ vật. Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Cell Reports.

Giáo sư Gordon Arbuthnott, người đứng đầu Đơn vị Hành vi Hành vi của OIST cho biết: “Chúng tôi tập trung vào các tế bào thần kinh nằm trong hạch nền. “Phần này của não được kết nối với vỏ não, có liên quan đến chức năng vận động. Và tế bào thần kinh là những tế bào chuyên biệt hoạt động như các khối xây dựng của hệ thần kinh – chúng kết nối đầu vào từ thế giới bên ngoài với chuyển động trong cơ bắp của chúng ta. ”

Những bệnh nhân bị tổn thương hạch nền có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng vận động, khiến các nhiệm vụ tiếp cận và cầm nắm hàng ngày, chẳng hạn như lấy một tách cà phê hoặc mặc áo khoác, gần như không thể thực hiện được.

Giáo sư Arbuthnott tiếp tục giải thích: “Chúng tôi biết rằng sự gián đoạn đối với các tế bào thần kinh hạch cơ bản này có liên quan đến sự phát triển của các bệnh như Parkinson và Huntington, nhưng cơ chế tế bào chính xác đằng sau điều này vẫn chưa được hiểu đúng đắn”, Giáo sư Arbuthnott tiếp tục giải thích.

Các tế bào thần kinh được đề cập là các tế bào thần kinh hình chiếu gai thể vân, một nhóm lớn góp phần vào chức năng vận động trơn tru. Có hai loại khác nhau — nơ-ron đầu ra thể vân trực tiếp D1, kết nối trực tiếp với đầu ra của hạch nền và nơ-ron đầu ra gián tiếp D2, có một lộ trình dài hơn qua các vùng khác của não. Tùy thuộc vào hành vi của một người, các nhóm khác nhau được tạo thành từ các thành phần khác nhau của hai tế bào thần kinh này sẽ hình thành. Hầu hết các nhóm đều có cả tế bào thần kinh D1 và D2 ​​mặc dù vẫn có những ngoại lệ, với một số nhóm chỉ có một. Do đó, đó là một hệ thống động, nơi hai loại khác nhau hoạt động cùng nhau. Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, đối với các nhiệm vụ liên quan đến chuyển động, các tế bào thần kinh D1 đưa ra tín hiệu ‘đi’ trong khi các tế bào thần kinh D2 cho tín hiệu ‘dừng’. Các nhà nghiên cứu quyết định thay đổi hoạt động của từng loại một cách độc lập, để thử nghiệm ý tưởng này.

Để thực hiện thí nghiệm, những con chuột đã được huấn luyện để tiếp cận qua một lỗ hổng trong buồng của chúng và nắm lấy một viên sô cô la thức ăn. Việc không lấy được viên được phân loại theo một trong ba cách. Lỗi ‘ban đầu’ xảy ra khi con chuột không thể lấy chân của chúng qua lỗ mở buồng của chúng. Một lỗi ‘cuối cùng’ là khi bàn chân của một con chuột kết thúc không đúng vị trí sau khi nó vượt qua lỗ mở. Và một lỗi ‘nắm bắt’ là khi bàn chân của con chuột chạm vào viên thuốc, nhưng chúng không thể nhặt nó lên.

Chơi ức chế hoặc thú vị D1 hoặc D2 tế bào thần kinh có tác động khác nhau trên chuột. Đoạn clip đầu tiên cho thấy một con chuột có cả hai tế bào thần kinh D1 và D2 ​​hoạt động bình thường đã lấy thành công phần thưởng. Đoạn clip thứ hai cho thấy một con chuột có tế bào thần kinh D1 bị kích thích không lấy được phần thưởng do lỗi ban đầu. Đoạn clip thứ ba cho thấy một con chuột có tế bào thần kinh D2 đã bị kích thích không lấy được phần thưởng do lỗi cuối cùng.

Khi những con chuột có cả tế bào thần kinh D1 và D2 ​​hoạt động bình thường được huấn luyện trong nhiệm vụ này, chúng có nhiều khả năng thất bại với lỗi nắm bắt, xảy ra trong hơn một nửa số lần thất bại. Với ý nghĩ này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các phương pháp quang học để tế bào thần kinh D1 hoặc tế bào thần kinh D2 có thể bị kích thích hoặc ức chế bởi ánh sáng.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng loại D1 gây kích thích và ức chế đều dẫn đến giảm đáng kể tỷ lệ truy xuất điều trị thành công và tương ứng, số lần thất bại do lỗi ‘ban đầu’ tăng lên.

Ngược lại, kích thích kiểu D2 cũng dẫn đến tỷ lệ thành công giảm đáng kể, nhưng lần này, lỗi ‘cuối cùng’ lại tăng lên tương ứng.

Nhưng, điều thú vị là khi các loại D2 bị ức chế, tỷ lệ truy xuất điều trị thành công tăng lên.

“Chúng tôi có một số ý tưởng về lý do tại sao điều này có thể xảy ra,” Giáo sư Arbuthnott nói. “Nếu chúng ta tưởng tượng rằng một nhóm nhỏ tế bào thần kinh D2 đủ để đạt được mục tiêu thì việc kích thích tất cả các tế bào D2 trong khu vực có thể khiến nhóm nhỏ bị lạc trong hoạt động ồn ào của nhiều người, trong khi ức chế nhóm lớn có thể bỏ lại phía sau. tế bào thần kinh bị kích thích mạnh mẽ nhất, sau đó có thể hướng dẫn hành vi của chuột một cách hiệu quả. ”

Kết quả cho thấy cả hai loại đều cần thiết cho chức năng vận động trơn tru của mọi chuyển động. Những con chuột gặp khó khăn với phần bắt đầu của chuyển động mà không có các ô D1; và, trong hầu hết các trường hợp, viên nén không thể được truy xuất nếu các ô D2 không hoạt động chính xác. Tuy nhiên, lý thuyết dừng và đi không được hỗ trợ bởi nghiên cứu này vì mặc dù các tế bào D1 được tìm thấy là cần thiết để kiểm soát phần ban đầu của phạm vi tiếp cận, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng các tế bào D2 thực sự cần thiết để nhắm mục tiêu điều trị, thay vì hơn là dừng nhiệm vụ.

Giáo sư Arbuthnott cho biết: “Nghiên cứu này đã giúp chúng tôi hiểu thêm về cách bộ não của chúng ta hoạt động và đóng góp vào quá trình nghiên cứu mà một ngày nào đó sẽ giúp tìm ra phương pháp chữa trị các bệnh thoái hóa thần kinh.” “Với bệnh Parkinson, chúng ta đang cố gắng khắc phục các triệu chứng tốt, nhưng chúng ta cần phải tìm ra gốc rễ của căn bệnh này. Đồng thời, hiểu được cách các tế bào thần kinh tham gia vào việc kiểm soát chuyển động sẽ giúp giải quyết các vấn đề mà bệnh nhân phải đối mặt hàng ngày ”

Nguồn: medicalxpress