Das Anhalten der Bewegung von Mäusen könnte Aufschluss über die motorischen Symptome von Parkinson geben

Die Aktivierung bestimmter Gehirnzellen führt zu einem völligen Stillstand der Bewegung der Tiere

von Marisa Wexler, MS | 2. August 2023

Eine Studie zeigt, dass die Aktivierung einer bestimmten Gruppe von Nervenzellen im Gehirn bei Mäusen zu einem plötzlichen und vollständigen Stillstand der Bewegung führt.

Da Erstarren und verlangsamte Bewegungen häufige motorische Symptome der Parkinson-Krankheit sind, gehen Wissenschaftler davon aus, dass diese Nervenzellen bei der Erkrankung eine Rolle spielen könnten.

„Motorstillstand oder langsame Bewegung ist eines der Leitsymptome der Parkinson-Krankheit. Wir spekulieren, dass diese speziellen Nervenzellen … bei der Parkinson-Krankheit überaktiviert sind. Das würde die Bewegung behindern“, sagte Ole Kiehn, MD, Professor an der Universität Kopenhagen, Dänemark und Mitautor der Studie, in einer Pressemitteilung.

Während sich die Studie „Pedunculopontine Chx10+-Neuronen steuern den globalen motorischen Stillstand bei Mäusen“ auf das Verständnis der Funktion dieser Zellen bei Nicht-Krankheitszuständen konzentrierte, könnten die Ergebnisse „letztendlich dazu beitragen, die Ursache einiger motorischer Symptome bei der Parkinson-Krankheit zu verstehen.“ “, sagte Kiehn. Es wurde in Nature Neuroscience veröffentlicht.

Die Fähigkeit des Gehirns, Bewegungen zu koordinieren, ist ein komplizierter Prozess. Um eine gut koordinierte Bewegung auszuführen, muss das Gehirn in der Lage sein, mit äußerster Präzision zu steuern, wann die Bewegung beginnt, wie lange sie dauert und wann sie aufhört. Die genauen Mechanismen, die die Bewegung im Gehirn steuern, sind nach wie vor kaum verstanden.

Dabei identifizierten die Forscher eine bestimmte Gruppe von Neuronen (Nervenzellen) in einem Teil des Pedunculopontinen Kerns (PPN) des Gehirns, der bei der Bewegungskoordination hilft. Diese Neuronen exprimierten einen Proteinmarker namens Chx10 und produzierten den chemischen Botenstoff Glutamat.

Sie verwendeten eine Technik namens Optogenetik, bei der Neuronen so konstruiert werden, dass sie als Reaktion auf eine bestimmte Art von Licht aktiviert werden, um ihre Funktion zu testen. Als die Chx10-positiven Neuronen aktiviert wurden, erstarrten die Mäuse, ihre Bewegung hörte auf und sie unterbrachen sogar ihre Atmung und senkten ihre Herzfrequenz.

„Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Bewegung zu stoppen. Das Besondere an diesen Nervenzellen ist, dass sie, sobald sie aktiviert werden, dazu führen, dass die Bewegung pausiert oder einfriert“, sagte Kiehn, der die Veränderung als „wie das Anhalten eines Films auf Pause“ beschrieb. Die Bewegung der Schauspieler hört plötzlich auf der Stelle auf.“

Als die Neuronen nicht mehr aktiviert wurden, setzten die Mäuse ihre Bewegungen fort – so als würden sie bei einem angehaltenen Video auf „Play“ drücken.

„Dieses ‚Pause-and-Play-Muster‘ ist sehr einzigartig; es ist anders als alles, was wir bisher gesehen haben. Es ähnelt nicht anderen Formen der Bewegung oder des motorischen Stillstands, die wir oder andere Forscher untersucht haben. Dort beginnt die Bewegung nicht unbedingt dort, wo sie aufgehört hat, sondern kann mit einem neuen Muster von vorne beginnen“, sagte Dr. Haizea Goñi-Erro, Mitautorin der Studie, die als Doktorandin in Kiehns Labor an der Forschung arbeitete.

Die Art des Erstarrens, die durch die Aktivierung der Chx10-positiven Neuronen hervorgerufen wird, unterschied sich von der Art und Weise, wie Mäuse und andere Tiere erstarren, wenn sie Angst haben.

„Wir sind sehr sicher, dass der hier beobachtete Bewegungsstopp nicht mit Angst zusammenhängt. Stattdessen glauben wir, dass es etwas mit Aufmerksamkeit oder Wachsamkeit zu tun hat“, sagte Roberto Leiras, PhD, Co-Autor der Studie und Professor an der Universität Kopenhagen.

Frühere Studien an Menschen mit Parkinson-Krankheit verwendeten die Tiefenhirnstimulation (DBS) – einen chirurgischen Eingriff, der bestimmte Gehirnregionen mit elektrischer Stimulation versorgt –, um auf das PPN, den Bereich des Gehirns, in dem sich diese Neuronen befinden, abzuzielen. Eine solche gezielte Behandlung des PPN hat in einigen Fällen zur Linderung motorischer Symptome beigetragen, in anderen jedoch nicht.

Diese neuen Erkenntnisse könnten helfen, diese Diskrepanz zu erklären, da sich die Chx10-positiven Neuronen hauptsächlich im Teil des PPN befinden, der sich zur Vorderseite des Körpers hin befindet. Sie spekulierten, dass die DBS des PPN erfolgreicher sein könnte, wenn sie speziell auf den hinteren Teil abzielt. Dadurch kann vermieden werden, dass die Neuronen aktiviert werden, die das Einfrieren auslösen, während andere Neuronen im PPN aktiviert werden, die die Bewegung stimulieren.

„Es ist wahrscheinlich, dass ein erfolgreicher Ansatz zur Tiefenhirnstimulation, der auf das PPN abzielt, um [Parkinsons] Bewegungsstörungen zu lindern, den rostralen [vorderen] Teil des Zellkerns meiden sollte, um die Beteiligung der Chx10+-Population zu verhindern“, schrieben die Forscher und stellten fest Die Ergebnisse bieten Einblicke in die Art und Weise, wie das Gehirn Bewegungen steuert. Ein besseres Verständnis dieser Prozesse könnte zum Verständnis motorischer Probleme bei Parkinson beitragen, sagten sie.