在人的基底神經節結構中,位於紋狀體的中型棘狀神經元(MSNs)占據了約90%的神經元數量。這些神經元以抑制性GABA能神經元的身份為主,並根據其功能特點被劃分為D1型直接通路和D2型間接通路的兩種主要表型。這些神經元不僅在結構上有所不同,其功能與影響也截然不同。
「D1型直接通路的神經元促進行為,激活最終的基底神經節輸出結構。」
D1型MSNs主要表達D1型多巴胺受體、腺苷A1受體、動脈竇肽及物質P肽,而D2型MSNs則表達D2型多巴胺受體、腺苷A2A受體及內啡肽。這兩類神經元的網絡功能對於動作的啟動與抑制扮演著重要角色。
中型棘狀神經元的細胞體通常具有15-18微米的直徑,並擁有五個主要樹突,這些樹突會在其分支點上形成密集的棘狀突起。這使得它們的樹突域達到200-300微米。大約90%的紋狀體神經元為這類中型投射神經元,只剩下10%為間神經元。
「直接通路神經元直接投射到內側蒼白球(GPi)和黑質致密部(SNpr)。」
在直接通路中,MSNs會即時地將信號傳達至GPi及SNpr,從而控制運動。在間接通路中,這些神經元的最終目標則是通過中介連接到外側蒼白球(GPe)及腹側蒼白球(VP)。這樣的網絡通路顯示了MSNs在動作控制中的關鍵作用。
MSNs作為抑制性GABA能神經元,其直接MSNs(dMSNs)與間接MSNs(iMSNs)在基底神經節中對其最終輸出結構的影響截然不同:dMSNs能刺激基底神經節,從而促進運動;而iMSNs則能抑制基底神經節的活動,進而抑制特定行為的發生。
「在運動控制的經典模型中,直接通路的激活被認為導致運動,而間接通路則負責運動的終止。」
例如,帕金森病(PD)患者因為多巴胺神經元的損失,造成直接通路的低效能和間接通路的過度活化,這導致運動功能的障礙。而亨丁頓舞蹈症則因為間接通路的神經元退化,導致無法抑制的多餘運動。在運動的啟動與選擇過程中,兩種神經元的平衡至關重要。
腹側紋狀體的MN在動機、獎賞、強化和厭惡方面起著重要作用。其中,直接通路在獎賞基礎的學習中發揮關鍵作用,而間接通路則在人類對厭惡刺激的反應中具有重要意義。這表明,這些神經元不僅限於運動控制,還涉及到情感和認知過程。
「腹側及背側的中型棘狀神經元雖然在表型上相似,但它們的靶向結構與功能卻各自不同。」
這些研究揭示了神經元之間錯綜複雜的互動關係,顯示出它們不僅在運動功能中扮演重要角色,也與情感與行為的調節息息相關。研究人員現在正在進一步探索這些神經元如何協同工作以支持更複雜的行為模式。
最後,隨著對多巴胺受體及中型棘狀神經元的深入了解,我們或許可以更好地理解這些神經網絡如何影響我們的行為與情感,那麼,在這些生物系統的背後,是否還潛藏著更多的奧秘與值得探索的領域呢?