基底核迴路之功能性聯結---細胞與突觸機制

基底核係數個彼此相連之次皮質神經核之總稱，這些神經核與視丘區及大腦皮質區共同構成重要之皮質－次皮質遶行迴路。基底核神經迴路運作，與許多重要之運動及認知功能相關，因此，此迴路功能失常能引起許多臨床疾病，其中包括常見之神經退化疾病－巴金森氏症。分泌多巴胺之神經元退化導致之多巴胺缺乏，被認為是造成巴金森氏症之主因。紋狀體是統整外部(例如:大腦皮質)神經網路訊息進入基底核之關卡。傳統上認為它同時亦是多巴胺之主要作用處。然而，這樣的觀點似乎開始遭遇挑戰，新的電生理研究數據顯示，多巴胺似乎對紋狀體神經活動沒有顯著影響。另一方面，巴金森氏症之顯著病徵之一，即是基底核之蒼白球-視丘下核迴路間產生病態震盪電波。這些震盪電波似乎在巴金森氏症之病生理中，扮演著極重要角色。在神經科臨床上，已經使用主要針對視丘下核進行之腦深層電刺激術(亦即以電刺激干擾病態震盪電波)來治療巴金森氏症引起之相關症狀。在本計畫中，我們因此將研究基底核神經迴路運作之細胞及突觸機制，並將著眼點放在大腦皮質-紋狀體迴路及蒼白球-視丘下核迴路。首先，藉由全細胞細胞膜箝制電生理技術，我們將釐清各種離子電導與其開關特性對紋狀體神經元(中型棘狀神經元)以及視丘下核神經元之神經興奮性及放電特性之貢獻。接著，我們將於腦薄片上，探察影響大腦皮質-紋狀體及蒼白球-視丘下核迴路活動之各項突觸機制，包括：細胞膜內在因素、興奮性及抑制性突觸訊息、以及神經活動對突觸傳遞之調節等眾多因素之貢獻及其交互作用，均將被研究討論。由於紋狀體中型棘狀神經元能維持極為穩定之過極化靜止膜電位，我們將特別注意各興奮性突觸訊息輸入如何加成而決定特定動作電位之產生，這將會影響究竟是何種訊息能進入基底核。在蒼白球-視丘下核迴路，理論上突觸訊息輸入之空間上及時間上的加成亦將影響節律性叢集放電(即震盪電波)之發生。我們推測節律性叢集放電可能用於提供足夠之刺激訊息給下游之視丘及大腦皮質，進而影響巴金森氏症病人之運動功能。此外，我們推測，D1及D2多巴胺及乙醯膽鹼受體可能在基底核神經迴路活動中，扮演重要之修飾角色，這也將被詳細探討。故本計畫之研究成果不僅將增添對基底核神經迴路資訊處理之細胞與突觸機制以及神經調節物質之貢獻的了解，也可望為基底核與大腦皮質相互溝通以篩選及重塑出適宜運動指令之過程提供新的視野。

系統編號:PA9907-3105
原計畫編號:NSC99-2311-B182-001-MY3