皮質及蒼白球突觸輸入對視丘下核之巴金森氏症病態電生理活動之調節

巴金森氏症是最盛行的神經退化疾病之一，其主要成因為中腦多巴胺神經元退化，致使分泌至紋狀體及視丘下核之多巴胺減少，造成與其相關之腦運動規劃迴路運作失序。視丘下核神經元能以單棘模式或叢集模式放電，在模擬巴金森氏症多巴胺缺乏的情況下，視丘下核可記錄到明確增加之叢集式放電。我們最近的研究，證明了視丘下核叢集式放電與巴金森症運動症狀具直接因果關係，且發現藉由改變視丘下核細胞膜電位，即能決定其放電模式為單棘式或病態叢集式。學理上，神經元膜電位及動作電位主要受該神經元細胞膜特性以及外來突觸輸入統合影響。在細胞膜特性方面，多巴胺及其他神經調節物質已被發現能修飾各類離子通道，進而改變視丘下核神經元膜電位；相對地，外來突觸輸入對視丘下核病態電生理特性之影響及其神經調節，卻不清楚。視丘下核神經元主要分別接收來自大腦運動皮質之興奮性及蒼白球外段之抑制性突觸訊息。我們推測：蒼白球外段之抑制性突觸輸入，可能提供視丘下核神經元轉換至叢集式放電時所需之前置過極化，而大腦運動皮質之興奮性突觸輸入，則可能帶來搏發式之去極化訊息，引起視丘下核神經元興奮，而產生(單棘式或叢集式)動作電位，或大腦運動皮質也可能給予視丘下核神經元持續性去極化訊息，使其放電模式轉為單棘式，並在此模式下接收後續之搏發式皮質訊息。在本計畫中，我們將驗證這些假說，並深入研究興奮性皮質-視丘下核及抑制性蒼白球-視丘下核突觸輸入對視丘下核神經元放電之個別及整合影響。我們將在鼠腦基底核迴路切片實驗系統上，研究皮質-視丘下核及蒼白球-視丘下核突觸傳遞之基本特性(例如:突觸傳遞強度及短期突觸可塑性等)，並探索此主要興奮性及抑制性突觸訊息輸入，在空間上及時間上的多面向加成、計算及整合，以及其如何形塑決定視丘下核神經元之電訊息輸出(例如:動作電位形式或時間關係)，從而討論其在相關迴路中生理與病生理訊息處理上的可能角色。我們也將研究生理上可被釋放至視丘下核之多巴胺、血清素、正腎上腺素及乙醯膽鹼等神經調節物質，對皮質-視丘下核及蒼白球-視丘下核突觸傳遞之影響。相關推論亦將在模擬巴金森氏症之體外或活體實驗模式中予以驗證，以深入探討皮質及蒼白球訊息如何經突觸影響視丘下核之病態放電。藉由本計畫之執行，可望對皮質及蒼白球等重要突觸輸入如何決定視丘下核電活動有更深層的了解，因此，將有助揭櫫正常及罹患巴金森氏症哺乳動物腦中相關運動規劃迴路運作之基本生理及病生理原則。

系統編號:PA10401-0890
原計畫編號:MOST103-2311-B182-001-MY3