Pathophysiology of the Pedunculopontine Nucleus in Parkinson's Disease
帕金森病桥脚核的病理生理学
基本信息
- 批准号:9975917
- 负责人:
- 金额:$ 52.28万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-09-15 至 2022-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAffectAnatomyAnimalsAntiparkinson AgentsAxonBasal GangliaBasal Ganglia DiseasesBehaviorBrain StemBrain regionCell NucleusCellsCervical spinal cord structureCorpus striatum structureDeep Brain StimulationDevelopmentDopamineElectron MicroscopyElectronsFaceFelis catusFrequenciesFunctional disorderGait abnormalityGlobus PallidusGlutamatesHomologous GeneHumanInvadedKnowledgeLightLiteratureLocationMPTP PoisoningMacaca mulattaMethodsMicroscopicModelingMonkeysMorphologyMotorMotor ManifestationsMovementNeuronsOpsinOutputParkinson DiseaseParkinsonian DisordersPartner in relationshipPathway interactionsPatientsPatternPharmacologyPhysiologicalPhysiologyPopulation HeterogeneityPostural adjustmentsPrimatesProceduresProsencephalonReticular FormationRodentRoleSalvelinusScanning Electron MicroscopySpinal CordSubstantia nigra structureSubthalamic structureSynapsesTestingThalamic structurebasecholinergic neuronendopeduncular nucleusexperimental studyinformation processinginsightlimb movementmotor controloptogeneticspars compactapredictive modelingresponsetargeted treatment
项目摘要
SUMMARY
According to current models, the involvement of the basal ganglia in motor and non-motor functions is explained
in the context of information processing in segregated basal ganglia-thalamocortical loops. These models predict
that striatal dopamine loss in Parkinson’s disease (PD) eventually leads to abnormal processing in the “motor”
thalamocortical network, and the antiparkinsonian effects of deep brain stimulation (DBS) of the sensorimotor
internal globus pallidus (GPi) is explained as a release of movement-related thalamic neurons from overactive
inhibitory GPi inputs. However, recent evidence suggests that descending basal ganglia output, specifically the
massive projection of GPi to the pedunculopontine nucleus (PPN), may also be relevant for normal behavior and
parkinsonism. Thus, manipulations of the PPN influence limb movements and postural adjustments, PPN
activation has antiparkinsonian effects in monkeys, and DBS of the PPN ameliorates gait disturbances in some
PD patients. The PPN is a highly heterogeneous brain region that gives rise to widespread ascending and
descending projections. Our lack of knowledge of the anatomical targets of GPi projections to the PPN, and the
effects of activation of the GPi-PPN pathway on PPN activity limits our understanding of the normal role of the
GPi-PPN interaction and its role in the pathophysiology of PD, particularly in primates. The proposed studies aim
therefore to examine the functional connectivity between the GPi and the PPN (aims 1 and 2), determine whether
the anatomy and physiology of these networks are altered in the parkinsonian state (aims 2 and 3), and how
GPi-DBS alters firing rates and patterns of GPi-receiving PPN neurons, as well as local field potential activity in
the PPN (aim 3). These studies will be done in normal and MPTP-treated parkinsonian monkeys, using a
combination of state-of-the-art optogenetic, anatomical and electron microscopy procedures. The knowledge
gained from these studies is needed to develop or refine antiparkinsonian therapies that target the PPN or its
projections for treatment of PD or other basal ganglia disorders.
概括
根据当前模型,解释了基底神经节参与运动和非运动功能
这些模型在分离的基底神经节-丘脑皮质环路的信息处理背景下进行预测。
帕金森病 (PD) 中纹状体多巴胺的丧失最终导致“运动”处理异常
丘脑皮质网络,以及感觉运动深部脑刺激 (DBS) 的抗帕金森病作用
内部苍白球(GPi)被解释为运动相关丘脑神经元从过度活跃中释放出来
然而,最近的证据表明,下降的基底神经节输出,特别是
GPi 大量投射到桥脚核 (PPN),也可能与正常行为和
因此,PPN 的操作会影响肢体运动和姿势调整,PPN。
PPN 激活对猴子具有抗帕金森病作用,PPN 的 DBS 可以改善某些猴子的步态障碍
PD 患者的 PPN 是一个高度异质性的大脑区域,会产生广泛的上行和上行神经。
我们缺乏对 GPi 投影到 PPN 的解剖目标的了解,以及
GPi-PPN 通路激活对 PPN 活性的影响限制了我们对 GPi-PPN 通路正常作用的理解。
GPi-PPN 相互作用及其在 PD 病理生理学中的作用,特别是在灵长类动物中。
因此,要检查 GPi 和 PPN 之间的功能连接(目标 1 和 2),确定是否
这些网络的解剖学和生理学在帕金森状态下发生了改变(目标 2 和 3),以及如何改变
GPi-DBS 改变 GPi 接收 PPN 神经元的放电率和模式,以及局部场电位活动
PPN(目标 3)将在正常和 MPTP 治疗的帕金森猴中进行,使用
最先进的光遗传学、解剖学和电子显微镜知识的结合。
需要从这些研究中获得的成果来开发或完善针对 PPN 或其靶点的抗帕金森病疗法
PD 或其他基底神经节疾病的治疗预测。
项目成果
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