在日常生活中,我们常体验到的一系列快乐瞬间,比如享受一次畅快的跑步、品尝一杯清早的咖啡或是享用一块香甜的饼干,这一切都源于大脑中多巴胺的释放。多巴胺,一种神经递质,在大脑的神经网络中由特定神经元分泌,构成被称为“多巴胺能奖赏通路”的关键路径。近日,《自然·方法》杂志上发表的一项新研究揭示了多巴胺系统的奥秘及其对帕金森病可能产生的深远影响。
奥匈帝国科学院分子生物科技研究所的研究团队,通过创新性地构建了一个多巴胺系统的类器官模型,旨在深入了解这一复杂功能体系。这个模型包括了模拟中脑腹侧、纹状体和皮质的类器官,这正是多巴胺系统中神经元相互连接的关键区域。研究者进一步发展了一种技术,使这些类器官能够彼此融合,实现如同真实大脑中所发生的那样,中脑类器官的多巴胺能神经元向纹状体和皮质类器官延伸投射。
实验结果显示,高水平的多巴胺能神经支配被观察到,多巴胺能神经元与纹状体和皮质神经元之间的突触连接也得到了证实。当刺激含有多巴胺能神经元的中脑类器官时,纹状体和皮质中的神经元会对此作出响应。论文的主要作者,丹尼尔·鲁曼表示,他们的研究成功地在外围环境中重现了多巴胺能回路,细胞不仅在结构上连接得恰到好处,且能够协同工作。
这项研究的成果不仅为帕金森病的细胞疗法提供了改进的可能性。通过将多巴胺能前体细胞注入模型,研究发现它们能够成熟为神经元,并延长类器官内的神经元投射网络。此外,研究团队还能够在具有人类特异性的体外系统中探索多巴胺过量刺激的长期效应,为未来疾病模型的构建和药物测试提供了宝贵资源。