摘要: 虽然运动性抽动长期以来一直被认为与大脑运动皮层的功能障碍有关,但妥瑞氏症的情感和感官方面一直是个谜。研究团队现已绘制出大脑"身体"和"心灵"中心之间的一条重要桥梁。
该研究确定了一条从运动皮层经丘脑中继站到达岛叶皮层的通路。这一神经回路解释了运动功能障碍如何扩散并影响情感处理和内部感知,为妥瑞氏症中复杂的抽动、感官冲动和精神疾病提供了生物学解释。
关键事实
- 岛叶连接: 研究人员发现了一条特定的神经通路,通过丘脑中继站将运动皮层(负责运动)与岛叶皮层(负责情绪和内部感知)连接起来。
- 降低抽动强度: 通过抑制小鼠中这条新发现的通路,研究团队能够显著降低运动抽动的强度,尽管抽动的频率保持不变。
- 解释共病现象: 运动和情绪中心之间的这种"桥梁"解释了为什么妥瑞氏症经常伴随强迫症(OCD)、注意力缺陷多动障碍(ADHD)以及患者感受到的感觉"先兆冲动"。
- 未来非侵入性治疗: 这一发现确定了更安全、侵入性更小的治疗方法(如超声神经调节)的特定靶点,可能取代侵入性深部脑刺激的需要。
来源: 神户大学
神户大学神经生理学家立花义久(Yoshihisa TACHIBANA)表示:"抽动障碍,如妥瑞氏症,是最常见的神经精神疾病之一,对儿童的生活有重大影响。然而,其潜在的神经机制仍未得到充分理解。"
该领域的研究人员已经认识到,大脑运动皮层中存在一个电路,当其功能异常时会导致运动抽动。
然而,妥瑞氏症的一个标志是患者感受到的"先兆冲动",且该病症常伴随强迫症、注意力缺陷多动障碍或自闭症谱系障碍等其他疾病,这暗示了大脑其他区域的参与。
立花解释道:"确实,对抽动障碍患者的脑成像研究已经报告了岛叶皮层的异常活动,该区域负责情感处理和内部感知,但关于抽动障碍与这一区域之间关系的研究却非常少。"
专注于"身体"与"心灵"之间联系的立花先前曾发表研究,指出三分之二佩戴牙科口腔保护器的妥瑞氏症患者表现出运动和发声抽动的显著改善。
他们追踪了感知肌肉运动的神经元,发现这些神经元连接到岛叶皮层,这表明通过改变该区域与大脑运动皮层的连接方式,可以改善抽动症状。
为了验证这一假设,研究人员着手阐明这些区域是如何连接的,以及在涉及人工诱发抽动的小鼠研究中,操纵这种连接如何改变抽动。
在《细胞报告》(Cell Reports)期刊上,他们报告了从运动皮层经中间丘脑中继站到岛叶皮层的神经连接的发现。这个中继站也很重要,因为它已被用作深部脑刺激治疗妥瑞氏症的靶点,尽管之前并不清楚为什么这种方法有效。此外,他们还表明,通过抑制这一连接通路,可以显著降低抽动的强度,尽管不能降低其频率。
"我们相信,我们发现的神经回路在连接先前被认为彼此独立运作的大脑区域方面起着至关重要的作用,"立花评论道。
在他们的研究中,研究人员进一步解释说,他们仍然认为运动抽动可能是由大脑运动皮层的异常功能产生的,但他们发现的连接可能解释了这种功能障碍如何扩散到其他区域。因此,这不仅可能解释妥瑞氏症的情感和认知症状的来源,还可能解释为什么该病症经常伴随其他神经精神疾病。
同时,这种连接也为治疗研究开辟了新途径。立花表示:"目前使用的深部脑刺激具有侵入性,并伴有并发症风险。另一方面,针对我们确定的神经回路中的神经处理进行干预,例如超声神经调节,可能是开发侵入性更小、更安全治疗方法的选项。"
资金支持: 本研究由日本学术振兴会(资助编号18K06852、22K19732、24H00422、24K02339、24H00620)、泰寿生活社会福利基金会和日本医疗研究开发机构(资助编号JP23wm0625001)资助。该研究与生理学研究所和高级研究大学研究生院(SOKENDAI)的研究人员合作进行。
关键问题解答:
问:为什么牙科口腔保护器对一些妥瑞氏症患者有帮助?
答: 肌肉和下颌运动向大脑发送感官信号。这项研究表明这些信号传送到岛叶皮层。通过佩戴口腔保护器,此回路的输入会发生变化,本质上"重新连接"了口腔与大脑情感处理中心之间的反馈回路。
问:岛叶皮层是抽动的"源头"吗?
答: 不完全是。研究人员认为运动皮层仍然产生抽动,但岛叶皮层赋予了抽动"强度"并导致情感/认知症状。岛叶皮层就像一个放大器,决定抽动感觉有多强烈以及对个人意识的影响程度。
问:"超声神经调节"何时可用?
答: 既然特定的"中继站"已被确定,研究人员可以开始进行人体试验,以查看有针对性的声波是否能平息该回路。这是当务之急,因为它将比目前深部脑刺激所需的脑部手术安全得多。
编辑说明:
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- 完整审阅了期刊论文。
- 工作人员添加了额外背景。
关于此神经科学和心理学研究新闻
作者: Daniel Schenz
来源: 神户大学
联系: Daniel Schenz – 神户大学
图片: 图片由H. Kuno等人,《细胞报告》提供
原始研究: 开放获取。
"丘脑内侧核将基底神经节输出传递至岛叶皮层以驱动抽动产生",作者:Hiroto Kuno、Natsumi Tsuji、Kenta Kobayashi、Toru Takumi和Yoshihisa Tachibana,《细胞报告》
DOI: 10.1016/j.celrep.2026.117272
摘要
丘脑内侧核将基底神经节输出传递至岛叶皮层以驱动抽动产生
伴随先兆冲动的运动和发声抽动是妥瑞氏症(TS)的标志性症状,但其潜在的神经机制尚未完全理解。
在本研究中,我们通过单侧纹状体内注射GABAA受体拮抗剂建立了类抽动运动的小鼠模型。该模型在包括岛叶皮层(IC)在内的运动和边缘结构中诱导了c-Fos激活。
光纤光度测量显示IC和初级运动皮层(M1)中存在与抽动相关的活动。病毒示踪表明,来自黑质网状部的基底神经节输出通过丘脑内侧核(ITN)传递到IC。
对IC或丘脑-岛叶通路进行化学遗传学抑制可抑制类抽动行为并降低与抽动相关的皮层活动。这些发现将IC确定为参与抽动产生的候选节点,并强调ITN作为连接运动和边缘回路的中继站。
异常的丘脑-岛叶信号传导可能有助于抽动相关的病理生理学,并代表潜在的回路水平治疗靶点。
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