在人的基底神经节结构中,位于纹状体的中型棘状神经元(MSNs)占据了约90%的神经元数量。这些神经元以抑制性GABA能神经元的身份为主,并根据其功能特点被划分为D1型直接通路和D2型间接通路的两种主要表型。这些神经元不仅在结构上有所不同,其功能与影响也截然不同。
「D1型直接通路的神经元促进行为,激活最终的基底神经节输出结构。」
D1型MSNs主要表达D1型多巴胺受体、腺苷A1受体、动脉窦肽及物质P肽,而D2型MSNs则表达D2型多巴胺受体、腺苷A2A受体及内啡肽。这两类神经元的网络功能对于动作的启动与抑制扮演着重要角色。
中型棘状神经元的细胞体通常具有15-18微米的直径,并拥有五个主要树突,这些树突会在其分支点上形成密集的棘状突起。这使得它们的树突域达到200-300微米。大约90%的纹状体神经元为这类中型投射神经元,只剩下10%为间神经元。
「直接通路神经元直接投射到内侧苍白球(GPi)和黑质致密部(SNpr)。」
在直接通路中,MSNs会即时地将信号传达至GPi及SNpr,从而控制运动。在间接通路中,这些神经元的最终目标则是通过中介连接到外侧苍白球(GPe)及腹侧苍白球(VP)。这样的网络通路显示了MSNs在动作控制中的关键作用。
MSNs作为抑制性GABA能神经元,其直接MSNs(dMSNs)与间接MSNs(iMSNs)在基底神经节中对其最终输出结构的影响截然不同:dMSNs能刺激基底神经节,从而促进运动;而iMSNs则能抑制基底神经节的活动,进而抑制特定行为的发生。
「在运动控制的经典模型中,直接通路的激活被认为导致运动,而间接通路则负责运动的终止。」
例如,帕金森病(PD)患者因为多巴胺神经元的损失,造成直接通路的低效能和间接通路的过度活化,这导致运动功能的障碍。而亨丁顿舞蹈症则因为间接通路的神经元退化,导致无法抑制的多余运动。在运动的启动与选择过程中,两种神经元的平衡至关重要。
腹侧纹状体的MN在动机、奖赏、强化和厌恶方面起着重要作用。其中,直接通路在奖赏基础的学习中发挥关键作用,而间接通路则在人类对厌恶刺激的反应中具有重要意义。这表明,这些神经元不仅限于运动控制,还涉及到情感和认知过程。
「腹侧及背侧的中型棘状神经元虽然在表型上相似,但它们的靶向结构与功能却各自不同。」
这些研究揭示了神经元之间错综复杂的互动关系,显示出它们不仅在运动功能中扮演重要角色,也与情感与行为的调节息息相关。研究人员现在正在进一步探索这些神经元如何协同工作以支持更复杂的行为模式。
最后,随着对多巴胺受体及中型棘状神经元的深入了解,我们或许可以更好地理解这些神经网络如何影响我们的行为与情感,那么,在这些生物系统的背后,是否还潜藏着更多的奥秘与值得探索的领域呢?