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大脑的计算模型显示是什么触发了多发性抽动症?抽搐。

健康 89xy 6天前 8次浏览

抽动秽语综合征是一种神经疾病,患者会做出一系列重复的、不自主的运动和声音,通常被称为“抽搐”。一项新的研究使用计算模型来模拟这种疾病的神经学基础,这可能有助于研究人员设计未来的新疗法。

大脑的计算模型显示是什么触发了多发性抽动症?抽搐。

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新模型显示,抽动秽语综合征‘抽搐’是由大脑关键区域之间的相互作用引发的。
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美国疾病控制和预防中心(CDC)报告称,在美国,每360名6至17岁的儿童中就有1名被诊断为妥雷特综合征。然而,疾病预防控制中心也表示,由于这种疾病通常无法确诊,数字可能会更高。

伴随这种疾病的抽搐在复杂性上各不相同。其中一些可能相当简单——比如眨眼——而另一些可能涉及触摸物体、重复同样的话或做出猥亵的手势。

到目前为止,这种疾病中发生的一些运动抽搐——如嗅、眨眼、扮鬼脸或耸肩——被认为发生在大脑中称为基底神经节的单一区域。

基底神经节是一组相互连接的皮层下核——位于前脑底部,深深嵌入大脑半球——参与运动控制和其他执行功能和行为。

然而,新的研究表明,这种综合征并不局限于一个区域,而是可能与大脑中相互作用导致抽搐的多个区域有关。

该发现发表在《PLOS计算生物学》杂志上,研究小组由意大利国家研究委员会的丹尼尔·卡利乔尔领导。

用计算机模拟研究抽动秽语相关的神经通路

卡利乔尔和他的团队开发了一种电脑模拟图雷特氏症相关运动抽搐背后的神经活动。

新模型建立在先前研究的基础上,该研究揭示了猴子和老鼠大脑中伴随运动抽搐的大脑活动。这些先前的研究表明皮层、小脑和基底神经节之间的信号传递可能是抽搐的原因。

在这项新的研究中,卡利乔尔和他的同事们调整了模型,以复制动物研究中检查的神经系统的主要功能和解剖元素:基底神经节、丘脑、初级运动皮层和小脑。

新模型不仅重现了猴子研究的结果,还突出了大脑不同区域之间的相互作用在触发抽动秽语相关运动抽搐中发挥的关键作用。

具体来说,该模型揭示了连接丘脑底核、脑桥和小脑的神经通路——以及从小脑到丘脑和皮层的神经回路——可能是抽搐的原因。此外,研究表明抽搐可能是由基底神经节中异常的多巴胺信号和小脑-丘脑-皮质回路的活动共同引起的。

正如作者所解释的:

该模型预测多巴胺能信号和皮质活动之间的相互作用可能是抽搐事件发生的基础,连接丘脑底核和小脑的解剖联系可能支持小脑参与抽搐的产生。通过这种方式,该模型支持了关于丘脑底-脑桥-小脑回路可能参与抽动产生的说法。

研究为治疗开辟了新的可能性

据作者所知,这是第一次使用计算模型来研究这些途径。该研究的主要作者说:“这个模型代表了研究最近发现的基底神经节-小脑解剖联系的作用的第一次计算尝试。”。

这些发现不仅为未来的实验提供了基础,也为新的疗法铺平了道路。正如卡利乔尔和他的同事所解释的:

该模型预测,通过外部刺激或抑制初级运动皮层可以减少抽搐的产生。这些预测对于确定新的目标区域非常重要,除了传统的目标区域之外,还可以设计创新的系统级治疗措施。”

此外,该研究的主要作者预计,这些发现可能有助于创建所谓的虚拟患者,这可以有助于以经济高效和符合道德的方式使用计算机模型测试治疗方法。

卡利乔尔说:“这些模拟可以以很少的成本进行,没有道德影响,并且可以提出有希望的治疗干预措施,在对真实患者的重点研究中进行测试。”

了解大脑化学物质如何帮助治疗抽动秽语综合征患者的抽搐。


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