Eine Lösung für das Paradoxon der Parkinson-Krankheit

Die Parkinson-Krankheit ist eine Bewegungsstörung, die durch eine Schädigung eines Lernsystems verursacht wird. Warum ist seit Jahrzehnten unklar. Jetzt zeigt uns eine neue Studie einen Ausweg

Quelle: Wikipedia

Ich habe ein Plakat von den Druckern gesammelt. Ein großes A0-Poster mit Grafiken und Grafiken, das ich zum Treffen der gigantischen Gesellschaft für Neurowissenschaften mitnehmen und dem bedrückenden Gewicht der 16000 Poster in diesem Jahr einen Tropfen neuer Wissenschaft hinzufügen kann. Der Mann hinter der Theke gab mir das Plakat und gab mir einen Moment Zeit, es abzuwickeln und die Druckqualität zu überprüfen.

"Entschuldigen Sie mich". Ich drehe. Hinter mir steht ein Paar mittleren Alters, vielleicht Ende 50, silberhaarig, gut gekleidet, die Dame aufrecht und wachsam, der Herr schaut auf seine Schuhe.

Sie fährt fort und deutet auf mein Plakat: "Sagt das" Dopamin "?" "Ja", erwidere ich mit diesem Geistesblitz, für den ich bekannt bin. Ich tappe nach einer klaren Erklärung: "Es ist meine Untersuchung, wie Dopamin ein Lernsignal überträgt: Der Fehler zwischen dem, was wir erwarten, und dem, was tatsächlich passiert." So können wir aus diesen Fehlern lernen. “
„Ah, ich verstehe“, sie hält inne. "Wir haben viel über Dopamin gehört. Mein Mann hat Parkinson. "

Er schaut zu mir auf, ein Lächeln in den Linien um sein Auge. "Ja. Ich werde jedem die Hand schütteln, mir. "

Abgesehen von einem guten Beispiel für britischen Humor bei widrigen Umständen deckte unser kleiner Austausch das zentrale Paradox der Parkinson-Krankheit auf prägnante Weise ab. Dopamin ist zum Lernen da. Der Verlust von Dopamin führt zu lebensgefährlichen Bewegungsproblemen. Wie?

Bei den wichtigsten Symptomen, die für die Diagnose verwendet werden, geht es um Bewegung: das Zittern der Arme, die Langsamkeit der Bewegung, die Unfähigkeit, sich zu bewegen. Diese treten auf, wenn etwa 80% der obersten Gruppe von Dopamin-Neuronen sterben. Und sie werden vorübergehend durch die Einnahme eines Medikaments - L-DOPA - behoben, das mehr Dopamin im Gehirn produziert. Der Verlust von Dopamin ist untrennbar mit dem Auftreten von Bewegungsproblemen verbunden.
 
In einem gesunden Gehirn ist Dopamin jedoch untrennbar mit dem Lernen verbunden. Wir haben oben die "Fehler" -Theorie erwähnt, in der ein Ausbruch von Dopamin, das in das Gehirn freigesetzt wird, ein Signal dafür ist, dass etwas besser ist als erwartet. Die Tiefe der Belege für diese Theorie ist so groß, dass selbst die Skeptiker der Details (einschließlich meiner selbst) anerkennen, dass es eine Art Fehlersignal gibt.

Eine neue Studie von Howe und Dombeck bietet einen wichtigen Anhaltspunkt für die Lösung des Paradoxons. Sie zeigen, dass es zwei Arten von Dopamin-Neuronen gibt. Ein Typ setzt Dopamin als Reaktion auf eine unerwartete Belohnung frei, genau wie es die Fehlertheorie vorhersagt. Aber der andere Typ - bizarrerweise der dominierende Typ - setzt Dopamin nur vor und während der Bewegung frei. Diese Neuronen senden ein Signal, um Bewegung zu beginnen und sie dann aufrechtzuerhalten.

Um dies zu beweisen, nutzten Howe und Dombeck die außergewöhnliche Toolbox der modernen Neurowissenschaften. Sie verwendeten Licht, um eine schnelle, kurze Freisetzung von Dopamin aus diesen Bewegungsneuronen zu bewirken. siehe da, die mäuse rannten!

Wie ein guter Thriller enthüllt ihre Zeitung den Schuldigen erst zum allerletzten Mal. Sie lassen die Spannung im Kopf des Lesers aufbauen: "Ja, Dopamin-Neuronen, ja, Bewegung, ja, sie lassen die Mäuse rennen, aber, aber WO SIND SIE ???" weg: Die Bewegungs- und Lernneuronen befinden sich in verschiedenen Teilen des Gehirns. Und die bewegten sind genau dort, wo wir sie haben wollen: in der Region, die durch die menschliche Parkinson-Krankheit geschädigt ist.

Eine Lösung für das Paradoxon: schnelle, kurze Ausbrüche von Dopaminsignalbewegungen und -fehlern in verschiedenen Gruppen von Neuronen. Lernen und Bewegung werden von verschiedenen Dopamin-Neuronen gesteuert. Die Implikation? Die Parkinson-Krankheit ist auf eine Schädigung der Bewegungsneuronen zurückzuführen. Schön, einfach, schlau.

Es gibt andere Lösungen für das Lernbewegungsparadoxon, aber keine als überzeugend. Unser bester Anwärter war die Idee, dass Dopamin auf zwei Zeitskalen wirkt. Bei dieser Idee signalisieren schnelle, kurze Bursts einen Fehler. Also kümmern sie sich ums Lernen. Langsame, konstante Freisetzung von Dopamin signalisiert Motivation, den Drang, Dinge zu tun. Die Idee ist also, dass die Parkinson-Krankheit dadurch entsteht, dass nur das langsame, konstante Signal verloren geht - die Motivation, sich zu bewegen, geht verloren. Es gibt Probleme mit dieser Idee. Am offensichtlichsten ist, dass es Parkinson-Patienten nicht an Motivation mangelt. Sie wollen sich bewegen: Sie können einfach nicht.

Und wir haben auf diese Lösung aufgebaut. Die Teams von Rui Costa und Henry Yin berichteten beide über Neuronen an der richtigen Stelle, die kurz vor und während der Aktionen aktiv waren und nicht (oder nicht nur), wenn sie eine unerwartete Belohnung erhielten. Diese Studien konnten jedoch nicht sagen, dass es sich definitiv um Dopamin-Neuronen handelte. Vor kurzem berichteten Paul Dodson und Kollegen über Neuronen, die beide definitiv Dopamin enthielten und während des Laufens definitiv pausierten, was auf eine besondere Rolle der Dopamin-Neuronen in der Bewegung hinweist. Die Wissenschaft ist ein kollektives Unternehmen, und jeder Durchbruch baut auf Hinweisen auf, die aus der Arbeit anderer hervorgehen.

Dies ist wichtig, da jedes einzelne wissenschaftliche Experiment mit Unsicherheiten, Zweideutigkeiten und Vorbehalten verbunden ist. Ein Schlüssel ist, dass Dombeck und Howe die Menge an Kalzium in den Nerventerminals dieser Neuronen gemessen haben. Die Menge an Kalzium im Neuron steigt und fällt mit seiner Aktivität. Dies ist also ein guter Proxy für die Leistung des Neurons. Es gibt jedoch Möglichkeiten, wie Dopamin freigesetzt werden kann, ohne dass das Neuron aktiv sein muss. Die nächste Generation dieser Experimente müsste gleichzeitig die Dopaminfreisetzung direkt messen. Wenn wir jedoch ihre Beweise mit denen der anderen Teams zusammenführen, ist dies ein überzeugender Fall.

Warte, warte. Der Titel sagt "eine" Lösung. Nicht "die" Lösung. Warum?

Denn wir haben kaum andere Rätsel um die Parkinson-Krankheit zu lösen. Wir wissen nicht, warum diese Dopamin-Neuronen verloren gehen und nicht andere. Etwas macht sie einzigartig verwundbar und diese einzigartige Verwundbarkeit ist völlig menschlich - kein anderes Tier erkrankt an Parkinson. Wir wissen nicht, warum eine Tiefenhirnstimulation die Bewegungsprobleme lindern kann. Durch das Einführen einer Elektrode tief im Gehirn und das Senden von Impulsen mit elektrischem Strom über 100 Mal pro Sekunde können Ärzte die Bewegungsprobleme stoppen. Wie dies den Verlust von Dopamin irgendwie repariert oder überschreibt, ist ein tiefes Rätsel.

(Im Ernst, das ist ungefähr gleichzusetzen mit der Entdeckung, dass das Reiben einer Sumpfschildkröte die Kahlheit heilt. Und speziell eine Sumpfschildkröte: Schildkröten sind direkt draußen.)

Howe & Dombecks Studie zeigt einen direkten Zusammenhang zwischen Parkinson, Dopamin und Bewegung. Lassen Sie uns klar sein: Dies ist "Grundlagenforschung", angetrieben von Neugier; hier die Neugier, was Dopamin-Neuronen für ihren Lebensunterhalt tun. Es könnte jedoch der Schlüssel sein, um nicht nur das Paradoxon der Parkinson-Krankheit zu lösen, sondern auch diese anderen Rätsel. Sie haben ein Licht auf einen freien Weg geleuchtet, dem andere folgen können. Also lasst uns folgen.

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