镇静剂|治疗帕金森：大脑深处，一颗核桃大小的谜团( 四 ) 谜团|运动|理论|Brodie|研究|帕金

文章图片

图6. 在纹状体多刺投射神经元SPN 中填充荧光蛋白后，便可看到它的“脚”上有很多像“刺”一样的突起（右图数字所标）[16] 。（注意：右图是左图中黄框内的部分）
纹状体之所以称为纹状体，是因为来自大脑皮层的投射形成纤维束（很多个神经细胞的“手”绑在一起成束），在解剖上就形成了条纹。该条纹也称为Wilson’s pencils ，因神经病学家S.A. Kinnier Wilson（1878-1937）将其描述为“像铅笔一样的”神经纤维束（图7）。
大脑皮层神经细胞的“手”和纹状体多刺投射神经元SPN的“脚”结合形成的突触便在这个像“刺”一样的地方的顶部，也就是说， “刺”是皮层与纹状体对话的地方。

文章图片

图7. 纹状体的条纹（箭头所示），又称Wilson’s pencils或the pencil fibers of Wilson[17] 。（点击看大图）
我们身体的运动是由纹状体和其他几个脑区一起组成大脑的基底核核团（basal ganglia ，直译为基底神经节，但它并不是神经节，所以笔者认为基底核的翻译更准确）来调控的。
其中，纹状体是基底核的入口，接收来自大脑皮层的指令（比如，我要转动眼珠子）；上文提到的中脑黑质网状部（SNr ，图2）是基底核的主要出口，它将基底核处理后的信号输出到脑干中负责运动的脑区，直接调节运动（比如，通过动眼神经控制眼球外周的四条肌肉），或经丘脑（thalamus）输回大脑运动皮层调控运动（图8）。

文章图片

图8. 小鼠基底核结构。纹状体（striatum）中蓝色的多刺投射神经元直接投射到中脑黑质（SNr）和内侧苍白球（GPm ， m为medial ，现多称GPi ， i 为internal），故该细胞也被称为直接通路细胞（direct pathway SPNs ， dSPNs），蓝色箭头为直接投射通路；红色的多刺投射神经元先投射到苍白球（GP ，现多称外侧苍白球GPe ， e为external），再到丘脑下核（STN），最终间接到达黑质（SNr）和内侧苍白球（GPm），故该细胞也被称为间接通路细胞（indirect pathway SPNs ， iSPNs），红色箭头为间接投射通路[18]。（点击看大图）
经典Go/NoGo模型
到20世纪60年代末，科学家大概已经知道基底核参与调控运动，但具体通路尚不清楚。当时还在NIH做博后的Mahlon DeLong等人将电极插入到基底核的不同脑区，记录细胞活性和对运动的影响，最终为我们描绘出基底核调控运动的具体通路。
从基底核入口到基底核出口有两条投射通路：直接通路（direct pathway ，图8中的蓝色箭头）和间接通路（indirect pathway ，图8中的红色箭头）。
直接通路又叫“Go”（动），间接通路又叫“NoGo”（不动，或静）。这是因为，在整个结构中，除了丘脑下核（STN）为兴奋性细胞，其他所有核团，包括纹状体和黑质网状部都是抑制性细胞。
抑制性细胞释放抑制性神经递质GABA（γ-aminobutyric acid ， γ－氨基丁酸），抑制下游细胞的活性，让它们“静下来”；而丘脑下核则释放兴奋性神经递质谷氨酸（glutamate），激活下游细胞，让它们“动起来” 。
这时，我们可以看到神经系统的精妙之处：
直接通路的两端都是抑制性细胞，通路下游的细胞本该抑制它下游的细胞，但它的功能又被上游细胞抑制了， “抑制－抑制” ，负负得正，结果促进了运动（Go）。