Information

Försöker förstå en vetenskaplig text om neuroner och dopamin

Försöker förstå en vetenskaplig text om neuroner och dopamin


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Jag håller på att läsa https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1564381/ och jag försöker förstå hur förutsägelsen görs i neuronet.

Vad jag destillerat hittills: En cell får en ingång, den beräknar en sannolikhet för belöning (lycklighetspotential vill jag kalla det), om den kunde orsaka en belöning släpper den dopamin i en mängd förväntad belöning.

Så just nu undrar jag, vad är processen som pågår för att göra den beräkningen. Vilka ingångsvariabler använder neuronet för att beräkna sannolikheten för en belöning och hur mycket dopamin som ska släppas?

Tar det hänsyn till vilka synapser som gav insignalerna? Eller är det typ av insignaler? Eller en kombination av båda? Är det frekvensingångarna som inträffar?

Jag behöver en förklaring hur neuronen beräknar sin "lycksalighetspotential" som jag vill kalla det, på vanliga människors engelska istället för akademiska engelska.

P.s. Jag har ingen akademisk bakgrund. Jag är bara intresserad av vetenskapsrelaterade saker utan att ha en formell utbildning.


Dopaminöverföring i hjärnan vid hälsa och Parkinsons sjukdom: Modulering av synaptisk överföring och plasticitet genom volymöverföring och dopaminheteroreceptorer

Denna perspektivartikel ger observationer som stöder uppfattningen att nigro-striatala dopaminneuroner och meso-limbiska dopaminneuroner huvudsakligen kommunicerar genom volymöverföring på korta avstånd i um-området med dopamin som diffunderar till extrasynaptiska och synaptiska regioner av glutamat och GABA-synapser. Baserat på denna kommunikation diskuteras hur volymtransmission modulerar synaptisk glutamattransmission på de D1R-modulerade direkta och D2R-modulerade indirekta GABA-vägarna i dorsala striatum. Varje nigro-striatala dopaminneuron beräknades först att bilda ett stort antal neostriatala DA-nervterminaler och visade sig sedan ge upphov till täta axonala arborisationer spridda över neostriatum, från vilka dopamin frisätts. Dessa nervceller kan via DA -volymöverföring direkt påverka inte bara de striatala GABA -projektionsneuronerna utan alla de striatala celltyperna parallellt. Den inkluderar GABA-nervcellerna som bildar ön/striosomen GABA-vägen till de nigrala dopamincellerna, de striatala kolinerga internuronerna och de striatala GABA-internuronerna. Dopaminmoduleringen av de olika striatala nervcellstyperna involverar de fem dopaminreceptorundertyperna, D1R till D5R -receptorer, och deras bildning av flera extrasynaptiska och synaptiska dopaminhomo- och heteroreceptorkomplex. Dessa egenskaper hos den nigro-striatala dopaminneuronen för att parallellt modulera aktiviteten hos praktiskt taget alla striatala nervcellstyper i dorsala striatum, genom dopaminreceptorkomplexen gör det möjligt för oss att förstå dess unika och avgörande finjustering av rörelser, som går förlorad vid Parkinsons sjukdom. Integration av striatala dopaminsignaler med andra transmittersystem i striatum sker huvudsakligen via receptor-receptorinteraktionerna i dopaminheteroreceptorkomplex. Sådana molekylära händelser deltar också i integrationen av volymöverföring och synaptisk överföring. Dopaminmodulering av glutamatsynapserna på den dorsala striato-pallidala GABA-vägen involverar D2R-heteroreceptorkomplex såsom D2R-NMDAR, A2AR-D2R och NTSR1-D2R heteroreceptorkomplex. Dopaminmoduleringen av glutamatsynapser på striato-entopeduncular/nigral-vägen sker huvudsakligen via D1R-heteroreceptorkomplex, såsom D1R-NMDAR, A2R-D1R och D1R-D3R heteroreceptorkomplex. Dopaminmodulering av ön/striosomkompartmentet i dorsala striatum som skjuter ut mot de nigrala dopamincellerna involverar D4R-MOR-heteroreceptorkomplex. Alla dessa receptor-receptor-interaktioner har relevans för Parkinsons sjukdom och dess behandling.

Nyckelord: G proteinkopplad receptor Parkinsons sjukdomar dopaminreceptor heteroreceptorkomplex neurala plasticitet oligomerisering volymöverföring.

Figurer

Illustration av hur extrasynaptisk dopamin...

Illustration av hur extrasynaptisk dopamin (DA) volymöverföring modulerar överföring av striato-pallidal...

Illustration av hur dopamin (DA)...

Illustration av hur dopamin (DA) frigörs från en DA-varikositet via extrasynaptisk volym...

Illustration av hur dopamin (DA)...

Illustration av hur dopamin (DA) -frisättning från DA -åderbråck kan aktiveras via volym ...


Storlek spelar roll när det gäller cellernas sårbarhet för Parkinsons

Varje år diagnostiserar läkare cirka 60 000 amerikaner med Parkinson & rsquos sjukdom, ett obotligt neurodegenerativt tillstånd för vilket riskfaktorn nummer ett är ålder. Uppskattningsvis sju till tio miljoner människor i världen lever för närvarande med sjukdomen. När amerikanska och globala befolkningar blir äldre blir det alltmer angeläget att förstå orsakerna.

Hittills vet forskarna att Parkinson&rsquos involverar celldöd i några begränsade områden av hjärnan, inklusive substantia nigra (SNc), ett av två stora cellkluster i mellanhjärnan som hyser en stor population av dopaminneuroner. Dessa celler frigör dopamin och är involverade i en mängd olika funktioner, inklusive belöningsbehandling och frivillig rörelse. Deras död leder till problem med motorisk kontroll och balans som är de centrala symptomen på sjukdomen.

Ny forskning visar att dessa hjärnceller är mest utsatta för Parkinsons sjukdom, kräver ovanligt stora mängder energi för att utföra sina uppgifter på grund av deras mycket förgrenade strukturer. Som en massiv bil med en överhettad motor är dessa nervceller mottagliga för utbrändhet och tidig död. Denna upptäckt framkom från en jämförelse av energianvändning i nigrala dopaminneuroner och i liknande neuroner som finns i det närliggande ventrala tegmentalområdet (VTA), också i mitthjärnan. & ldquoVi försökte förstå varför dopaminneuroner i substantia nigra dör hos patienter med Parkinson & rsquos sjukdom medan det finns så många andra hjärnceller som inte har några problem alls, & rdquo säger Louis-Eric Trudeau, en neurovetenskapare vid University of Montreal och senior författare till studien publicerades den 27 augusti Nuvarande biologi.

Även om de ligger nästan sida vid sida, förbrukade neuroner i SNc mycket större mängder energi än de i VTA, och deras mitokondrier, strukturerna som skapar energi i celler, arbetade kontinuerligt med maximal kapacitet. Vid ytterligare undersökning fann forskarna att den enorma efterfrågan på dessa energisnurrande celler härrörde från att de är ungefär dubbelt så stora som sina grannar i VTA. SNc -neuroner har också många fler axonala förlängningar. Som ett träd med många grenar kräver de större neuronerna mer energi för att överleva och utföra sina funktioner.

När försöksledarna minskade denna förgrening genom att lägga till semaforin, ett axonalt vägledningsprotein som hämmar neural tillväxt, minskade det mitokondriell aktivitet, energiförbrukning och sårbarhet i dessa neuroner. Tyvärr skulle ett sådant tillvägagångssätt äventyra överlevande neuroner, som behöver öka sin förgrening, särskilt i åldrande hjärnor, för att ta över och fylla på dopaminlagren.

Hypotesen att omfattande axonal förgrening bidrar till sårbarheten hos dopaminneuroner som är inblandade i Parkinsons sjukdom har föreslagits tidigare, men detta är den första studien som sätter dessa påståenden på prov och åtminstone i labbet. Det återstår att se om fynden också kan erhållas hos levande djur, säger André Parent, professor vid Laval University som studerar neurodegenerativa sjukdomar och inte var involverad i studien.

Vi förlorar alla dopaminneuroner när vi åldras. Detta är inte ett problem för de flesta människor eftersom neuroner går förlorade, eftersom andra överlevande tar över. Hos vissa individer nås emellertid en "kritisk tröskel" för neural förlust och de återstående cellerna kan inte längre kompensera. &ldquoParkinson&rsquos är en sjukdom med flera träffar,&rdquo Trudeau säger. & ldquo För att utveckla sjukdomen behöver du några saker: åldringsprocessen och en mutation eller exponering för miljögifter. Vi kanske alla har nervceller som är i riskzonen som så småningom kommer att dö i högre ålder. Men vi har inte den andra & lsquohit & rsquo som kommer att öka stressen på dessa celler, vilket leder till utvecklingen av sjukdomen. & Rdquo De stora dopamincellerna i substantia nigra behöver extra energi för att springa, och denna kroniskt förhöjda stress gör dem mer sårbara för gener mutationer, miljöeffekter och åldrande, vilket alla kan vara orsaken till att de är några av de första som dör.

Trudeau och hans team försöker nu använda resultaten från denna upptäckt för att förbättra gnagarmodeller av Parkinsons sjukdom så att de bättre kan efterlikna vad som händer i primats hjärna. Eftersom sådana hjärnor är större har dopaminneuroner mer territorium att täcka, vilket sannolikt kräver att de gör fler anslutningar och spenderar mer energi. För närvarande är forskare inte ens säkra på att råttor eller möss utvecklar Parkinson och rsquos alls, och det kan bero på att deras celler är för små. Framtida studier kommer förhoppningsvis att avslöja exakt hur stor storlek som spelar roll i hjärnan.


Lyckaens neurokemikalier

Livet i människokroppen är utformat för att vara en lycklig upplevelse. Vår evolutionära biologi säkerställer att allt som är nödvändigt för vår överlevnad får oss att må bra. Alla djur söker njutning och undviker smärta. Därför har vår hjärna en källa till egenproducerade neurokemikalier som gör livets strävanden och strider till njutning och får oss att känna oss lyckliga när vi uppnår dem.

Denna biologiska design är generös, men ligger vilande hos många. I det här inlägget kommer jag att titta på sju hjärnmolekyler som är kopplade till lycka och erbjuda enkla sätt att utlösa dem i ditt dagliga liv.

Utgångspunkten för Idrottarens sätt: svett och salighetens biologi är att genom daglig fysisk aktivitet och andra livsstilsval har vi makten att göra oss själva lyckligare. En av bieffekterna av att leva i en digital tidsålder är att vi blir allt mer borttagna från vår kropp och varandra.

Vår biologi kortsluter. Balansen av neurokemikalier som utvecklats i årtusenden har störts av våra moderna liv, vilket gör oss mer benägna att drabbas av depression, ångest och missnöje. Läkemedelsföretagen är ivriga att justera denna obalans med ett piller. Mitt mål är att förskriva enkla livsstilsval och förändringar i beteende som kan förbättra din hjärnkemi, få dig att må bättre och motivera dig att maximera din mänskliga potential.

Vår kropp producerar hundratals neurokemikalier. Endast en liten del av dessa har identifierats av forskare. Vi kommer inte att veta exakt hur alla dessa molekyler fungerar under vår livstid.

Albert Einstein trodde att "Allt ska göras så enkelt som möjligt, men inte enklare. "Baserat på denna filosofi har jag applicerat enkla taggar på sju hjärnmolekyler och allmänna beskrivningar av hur var och en är kopplad till en känsla av välbefinnande.

Lyckans neurokemikalier

1. Endocannabinoider: "The Bliss Molecule"

Endocannabinoider är egenproducerad cannabis som arbetar på CB-1- och CB-2-receptorerna i cannabinoidsystemet. Anandamid (från sanskrit "Ananda" som betyder salighet) är den mest kända endocannabinoiden. Intressant nog har minst 85 olika cannabinoider isolerats från Cannabis -växten. Antagandet är att var och en av dessa fungerar som en nyckel som glider in i ett annat lås i cannabinoidsystemet och förändrar uppfattningar och medvetandetillstånd på olika sätt. Det är troligt att vi själva producerar lika många varianter av endocannabinoider, men det kommer att ta neurovetenskapliga forskare årtionden att isolera dem.

En studie vid University of Arizona, publicerad i april 2012, hävdar att endocannabinoider troligen är orsaken till runner's high. Studien visar att både människor och hundar visar signifikant ökade endocannabinoider efter ihållande löpning.

Studien tar inte upp endorfinernas potentiella bidrag till löparens höga. I annan forskning som har fokuserat på blod -hjärnbarriären (BBB) ​​har det dock visat sig att endorfinmolekyler är för stora för att passera fritt över BBB och är förmodligen inte ansvariga för det lyckliga tillstånd som är förknippat med löparens höga.

2. Dopamin: “Belöningsmolekylen”

Dopamin är ansvarig för belöningsdrivet beteende och njutning. Varje typ av belöningssökande beteende som har studerats ökar nivån av dopaminöverföring i hjärnan. Om du vill få en träff av dopamin, sätt upp ett mål och uppnå det.

Många beroendeframkallande läkemedel, såsom kokain och metamfetamin, verkar direkt på dopaminsystemet. Kokain blockerar återupptaget av dopamin och lämnar dessa signalsubstanser längre i det synaptiska gapet.

Det finns bevis för att personer med extraverta eller ohämmade personlighetstyper tenderar att ha högre nivåer av dopamin än personer med introverta personligheter. För att känna dig mer extrovert och ohämmad, försök att höja dina nivåer av dopamin naturligt genom att vara en go-getter i ditt dagliga liv och översvämma din hjärna med dopamin regelbundet genom att sätta upp mål och uppnå dem.

3. Oxytocin: ”The Bonding Molecule”

Oxytocin är ett hormon som är direkt kopplat till mänsklig bindning och ökad tillit och lojalitet. I vissa studier har höga halter av oxytocin korrelerats med romantisk anknytning. Vissa studier visar att om ett par är separerade under en längre tid, avsaknaden av fysisk kontakt minskar oxytocin och driver känslan av längtan efter att binda sig till den personen igen. Men det finns en viss debatt om oxytocin har samma effekt på män som på kvinnor. Hos män kan vasopressin (en nära kusin till oxytocin) faktiskt vara den "bindande molekylen". Men igen, slutresultatet är att hud-mot-hud-kontakt, tillgivenhet, kärlek och intimitet är nyckeln till att känna sig lycklig.

I en cybervärld, där vi ofta är "ensamma tillsammans" på våra digitala enheter, är det viktigare än någonsin att upprätthålla intima mänskliga band ansikte mot ansikte och "stam"-förbindelser inom ditt samhälle. Att träna på ett gym, i gruppmiljö eller ha en joggkompis är ett bra sätt att upprätthålla dessa mänskliga bindningar och släppa ut oxytocin.

I en studie från 2003 steg oxytocinnivåerna hos både hunden och ägaren efter att ha spenderat tid på att "mysa". Det starka känslomässiga bandet mellan människor och hundar kan ha en biologisk grund i oxytocin. Om du inte har en annan människa att erbjuda dig tillgivenhet och öka oxytocinet kan ditt favoritdjur också göra susen.

4. Endorfin: “The Pain-Killing Molecule”

Namnet Endorfin översätts till "egenproducerad morfin." Endorfiner påminner om opiater i sin kemiska struktur och har smärtstillande egenskaper. Endorfiner produceras av hypofysen och hypotalamus under ansträngande fysisk ansträngning, samlag och orgasm. Gör dessa sysslor till en del i ditt vanliga liv för att hålla endorfinerna pumpande.

Endorfiner är mindre kopplade till "löparens höga" nu än endocannabinoider, men är kopplade till "känsel utan smärta" -aspekten av aerob träning och produceras i större mängder under "intensiv" anaerob "konditionsträning och styrketräning.

År 1999 rapporterade kliniska forskare att införande av akupunkturnålar i specifika kroppspunkter utlöser produktionen av endorfiner. I en annan studie hittades högre nivåer av endorfiner i cerebrospinalvätska efter att patienter genomgått akupunktur. Akupunktur är ett fantastiskt sätt att stimulera frisättningen av endorfiner.

5. GABA: "Den ångestdämpande molekylen"

GABA är en hämmande molekyl som bromsar avfyrningen av neuroner och skapar en känsla av lugn. Du kan öka GABA naturligt genom att utöva yoga, meditation eller "The Relaxation Response". Bensodiazepiner (såsom Valium och Xanax) är lugnande medel som fungerar som ångestdämpande läkemedel genom att öka GABA. Dessa läkemedel har många biverkningar och risker för beroende men ordineras fortfarande i stor utsträckning.

En studie från Journal of Alternative and Complementary Medicine fann en 27 procents ökning av GABA-nivåer bland yogautövare efter en 60-minuters yogapass jämfört med deltagare som läste en bok i 60 minuter. Studien tyder på att yoga kan öka GABA -nivåerna naturligt.

6. Serotonin: "Confidence Molecule"

Serotonin spelar så många olika roller i våra kroppar att det är riktigt svårt att märka det. För praktisk tillämpning kallar jag det "Förtroendemolekylen." I slutändan tillåter kopplingen mellan högre serotonin och brist på avstötningskänslighet människor att försätta sig i situationer som kommer att stärka självkänslan, öka känslan av värdighet och skapa en känsla av tillhörighet.

För att öka serotonin, utmana dig själv regelbundet och sträva efter saker som förstärker en känsla av syfte, mening och prestation. Att kunna säga "jag gjorde det!" kommer att producera en återkopplingsslinga som förstärker beteenden som bygger självkänsla, gör dig mindre osäker och skapar en uppåtgående spiral av mer och mer serotonin.

En mängd populära antidepressiva medel kallas serotoninspecifika återupptagshämmare (SSRI) — dessa är välkända läkemedel som Prozac, Celexa, Lexapro, Zoloft, etc. Huvudindikationen för SSRI är klinisk depression, men SSRI ordineras ofta mot ångest , panikstörningar, tvångssyndrom (OCD), ätstörningar, kronisk smärta och posttraumatisk stressyndrom (PTSD).

SSRI fick sitt namn för att man en gång trodde att de fungerade genom att hålla serotonin i synapsavståndet längre och att detta överallt skulle göra människor som tog dessa piller lyckligare. Teoretiskt sett, om serotonin var det enda neurokemiska ansvaret för depression, skulle dessa mediciner fungera för alla. Vissa människor svarar dock aldrig på SSRI, men de svarar på mediciner som verkar på GABA-, dopamin- eller noradrenalin -system.

Forskare förstår inte helt serotonins roll vid humörstörningar, varför det är viktigt att du arbetar nära en pålitlig psykofarmakolog om du vill hitta en receptbelagd medicin som fungerar bäst för dig. Det faktum att SSRI-preparat tar ett par veckor att börja antyda att deras effekt också kan ha att göra med neurogenes, vilket är tillväxten av nya neuroner. Dessa fynd illustrerar att hur antidepressiva medel fungerar i varje persons hjärna varierar mycket och inte helt förstås av forskare eller forskare.

7. Adrenalin: "Energimolekylen"

Adrenalin, tekniskt känt som epinefrin, spelar en stor roll i kamp-eller-flykt-mekanismen. Frisättningen av epinefrin är spännande och skapar en kraftig energiökning. Adrenalin orsakar en ökning av hjärtfrekvens, blodtryck och fungerar genom att orsaka mindre viktiga blodkärl att dras ihop och öka blodflödet till större muskler. En "Epi-Pen" är ett skott av adrenalin som används vid behandling av akuta allergiska reaktioner.

En "adrenalinkick" kommer i nödsituationer eller i rädslande situationer. Det kan utlösas på begäran genom att göra saker som skrämmer dig eller att kastas in i en situation som känns farlig. Du kan också skapa en adrenalinkick genom att ta korta snabba andetag och dra ihop musklerna. Detta ryck kan vara hälsosamt i små doser, särskilt när du behöver hämta mig.

En våg av adrenalin får dig att känna dig mycket levande. Det kan vara ett motgift mot tristess, sjukdomskänsla och stagnation. Att ta risker och göra skrämmande saker som tvingar dig ut ur din komfortzon är nyckeln till att maximera din mänskliga potential. Men människor agerar ofta hänsynslöst för att få en adrenalinkick. Om du är en "adrenalinknarkare", försök att balansera potentiellt skadligt nyhetssökande genom att fokusera på beteenden som får dig att må bra genom att släppa andra neurokemikalier på den här listan.

Det finns ingen enstaka föreskrift när det gäller att skapa en neurokemisk balans som korrelerar med en känsla av lycka. Använd den här listan över sju neurokemikalier som en rudimentär checklista för att göra en inventering av dina dagliga vanor och för att hålla ditt liv balanserat. Genom att fokusera på livsstilsval som utsöndrar var och en av dessa neurokemikalier ökar du dina chanser till lycka över hela linjen.

Hjärnvetenskap är en triad av elektriska (hjärnvågor), arkitektoniska (hjärnstrukturer) och kemiska (neurokemiska) komponenter som arbetar tillsammans för att skapa ett sinnestillstånd. Denna post fokuserar endast på de kemiska elementen. Jag kommer att utforska de elektriska och arkitektoniska komponenterna i framtida bloggar.


Den utvecklande förståelsen av dopaminneuroner i Substantia Nigra och ventrala tegmentala området

Under de senaste åren har populationen av neuroner i det ventrala tegmentala området (VTA) och substantia nigra (SN) undersökts på flera nivåer. Resultaten indikerar att projektionerna, neurokemin och receptor- och jonkanaluttrycket i denna cellpopulation varierar kraftigt. Denna översyn fokuserar på de inneboende egenskaperna och den synaptiska regleringen som styr aktiviteten hos dopaminneuroner. Även om alla dopaminneuroner avfyrar aktionspotentialer i ett pacemakermönster i frånvaro av synaptisk input, skiljer sig de inneboende egenskaperna som ligger till grund för denna aktivitet avsevärt. På samma sätt är övergången till ett burst/pausmönster ett resultat av kombinationer av inneboende jonkonduktanser, hämmande och excitatoriska synaptiska ingångar som skiljer sig mellan denna cellpopulation. Slutligen är synaptisk plasticitet en nyckelregulator av hastigheten och mönstret av aktivitet i olika grupper av dopaminneuroner. Genom dessa grundläggande egenskaper regleras dopaminneurons aktivitet och ligger till grund för de omfattande funktioner som har tillskrivits dopamin.


Neuronerna som dök upp från ingenstans

Forskarna trängdes runt Yuanchao Xues petriskål. De kunde inte identifiera cellerna som de såg. "Vi såg många celler med spikar växa ut från cellytan", säger Xiang-Dong Fu, forskargruppens ledare vid University of California, San Diego. "Ingen av oss visste verkligen så mycket om neurovetenskap, och vi frågade runt och någon sa att det här var neuroner." Teamet, som bestod av grundläggande cellulära och molekylära forskare, var helt förbryllade. Var kom dessa neuroner ifrån? Xue hade lämnat ett misslyckat experiment, en maträtt full av mänskliga tumörceller, i inkubatorn, och när han tittade två veckor senare fann han en maträtt full av neuroner.

Det är inte ofta en oväntad celltyp dyker upp i en petriskål, som från ingenstans. Forskare över hela världen har spenderat mycket tid och pengar på att aktivt försöka generera neuroner i labbet – konsekvenserna för neurodegenerativa sjukdomar skulle vara enorma. Och ändå hade detta forskarteam, som faktiskt studerade det RNA-bindande proteinet PTB, omedvetet genererat en hel maträtt av neuroner.

"Det förbryllade mig ganska länge och jag visste inte vad som var fel med mina celler", säger Xue, som nu är forskare vid Institute of Biophysics vid den kinesiska vetenskapsakademin i Peking. Xue försökte tömma mänskliga tumörceller på PTB med små interferens-RNA (siRNA). Han förväntade sig att hans cellinjer, som vanligtvis är mycket proliferativa, skulle fortsätta att växa, men de slutade, och därför kastades åt sidan i två veckor. Visst att skålen hade blivit förorenad, Xue och kollegor försökte experimentet igen ... och igen ... och igen.

Att inte vara fullt medvetna om området och hur de gick mot vetenskapen hjälpte dem. Deras naivitet tillät dem att driva framåt.

"Vi testade varje cell vi kunde ta, och varje gång vi gjorde samma sak - det vill säga att ta bort proteinet PTB - och varje enskild cell blev en neuron," sa Fu. Fibroblaster, tumörceller, glialceller ... Teamet insåg att varje gång de tömde cellen i PTB skulle cellen omvandlas till ett neuron. Det logiska nästa steget var att gå vidare till musmodeller av Parkinsons sjukdom - den progressiva döden av dopaminproducerande neuroner som orsakar bland annat tremor och rörelseproblem. Som med andra neurodegenerativa tillstånd är behandlingen i sig svår och nuvarande alternativ är inte botande. 1 Neurogenes, genereringen av nya neuroner i hjärnan, upphör vanligtvis under puberteten. Så när dessa celler skadas eller dör kan kroppen inte ersätta dem.

Xue och hans kollegor bestämde sig för att koncentrera sig på substantia nigra, en region i mellanhjärnan där dopaminerga neuroner dominerar och vanligtvis dör under sjukdomen. Forskarna bestämde sig för att prova tekniken med utarmande PTB på astrocyter, stjärnformade icke-neuronala celler som finns rikligt med i hjärnan. Vanligtvis producerar de det RNA-bindande proteinet PTB1, vilket hindrar dem från att bli neuroner. Med utgångspunkt i tanken att när neuroner dör, prolifererar astrocyter vanligtvis och fyller upp detta utrymme i hjärnan, tyckte teamet att det kunde vara användbart att omvandla dessa överflödiga astrocyter i Parkinsons sjukdom till neuroner in vivo, i djurmodeller.

Men deras neurovetenskapliga kamrater var tveksamma. I teorin, fick Fue veta, är det inte möjligt att regenerera en funktionell neuron eller bygga om en neuronal krets. Experiment i en petriskål, in vitro, kan ofta se väldigt olika ut in vivo, i levande organismer. Vad mer är, ur ett experimentellt perspektiv, chanserna att omvandla astrocyter till funktionella neuroner in vivo såg smal ut.

Fu förklarade att de inte var fullt medvetna om området och hur de gick emot vetenskapen. Deras naivitet, sa han, tillät dem att driva framåt. Så, teamet utformade ett adeno-associerat virus för att bära ett siRNA, för att tysta målgenen som kodar för PTB, Ptbp1. De injicerade viruset direkt i mitthjärnan i Parkinsons musmodell, där laget hade tömt de flesta dopaminerga neuronerna med kemikalien, oxidopamin. De injicerade också en kontrollmodell med siRNA utan vektorn. Fu och kollegor kunde se att antalet konverterade neuroner 12 veckor efter injektionen hade nått 30 till 35 procent att det inte fanns några neuroner i kontrollmodellen. Med en rad experiment därefter kunde forskarna också visa att astrocyterna inte bara hade konverterat till funktionella dopaminerga neuroner, dessa neuroner utvecklades gradvis och rekonstruerade neurala kretsar i regionen och återställde motoriska underskott. Neurovetenskaplig teori var fel.

Buller är en drog och New York är fullt av missbrukare

Så snart dörren smäller, glider jag till golvet i korsläge och håller andan. Rummet där jag just barrikaderat mig själv ser lite ut som Matildas chokey en enda glödlampa kastar en. LÄS MER

Teamet insåg att denna teknik kunde omvandla celltyper till neuroner specifika för den regionen genom att injicera deras virus-plus-vektor i hjärnans kortikala region, forskarna såg kortikala astrocyter omvandlas till kortikala neuroner. Laget visade i en nyligen Natur tidning, publicerad i juni i år, att de framgångsrikt hade vänt symptomen på Parkinsons sjukdom i en musmodell. 2

"Ja, de här resultaten är mycket oväntade", sa Xinnan Wang (som inte var inblandad i studien) via e-post. Wang är forskare vid avdelningen för neurokirurgi vid Stanford University School of Medicine. “[Detta är] en sann 'out of box' innovation. Om denna mekanism fungerar på liknande sätt hos människor, kommer den att ge ett nytt paradigm för hur vi behandlar neurodegenerativ sjukdom inklusive Parkinsons sjukdom: genom att helt enkelt omvandla patienternas egna astrocyter till neuroner."

Andra forskare har försökt göra detta tidigare. Ett team från Sverige rapporterade till exempel i en tidning 2017 att de kunde omvandla astrocyter från en mus med Parkinsons sjukdom till inducerade dopaminfrisättande (iDA) neuroner. 3 Omvandlingsfrekvensen var dock låg och iDA -neuronerna kunde inte bygga en avlägsen neuronal krets eller helt återställa motorbeteendet.

Det kan vara så att astrocyter ständigt undertrycker sin utveckling till ett neuron med uttryck av PTB1. Det är en förklaring till varför borttagning av PTB i astrocyter omvandlade dem till fullt fungerande neuroner specifika för regionen.

"Min dröm är att vi innan min pensionering kan se en klinisk prövning och en patientnytta av detta."

Trots Xue och kollegors serie eleganta experiment stötte forskarna på några hinder. De lämnade ursprungligen sin studie till en annan publikation, redan 2017, men fick avslag. "De tre granskare som tittat över tidningen kallade oss själva för att gratulera oss," sa Fu. Enligt Fu gillade granskarna: "Det här är så spännande" och "det här är ett stort genombrott." Fu och teamet var glada över att forskningen togs emot väl. Men publikationens redaktör var mycket tveksam. En fjärde granskare undrade om laget hade tolkat deras experiment korrekt. Tidningen accepterades inte.

Så det besvikna laget lämnade in sitt papper till Natur, där den så småningom publicerades. Men bara efter några år och mycket mer arbete. Ännu en gång ringde en annan uppsättning recensenter till teamet för att gratulera dem till deras ”revolutionära arbete”. Och en fjärde granskare föreslog en uppsättning experiment som forskarna kunde göra för att kasta bort ytterligare tvivel. "De föreslog 28 experiment till," sa Fu. "Vi gjorde varenda en. Det är därför tidningen är så lång!"

"Detta är mycket spännande och (för mig) ett oväntat resultat ur en teoretisk synvinkel", säger John Hardy, forskare vid avdelningen för neurodegenerativ sjukdom vid University College London, till Science Media Center, i London. ”Som en grundläggande vetenskap är det riktigt spännande. Om det kommer att hjälpa till i utvecklingen av terapier för Parkisnons sjukdom är mycket mindre klart ... men spännande arbete. ”

Vad kommer härnäst? "Större djur", sa Fu. "Apor och sedan så småningom människor och sedan specifikt den åldrande mänskliga hjärnan." Fu är inte under någon illusion om hur mycket arbete och hur många potentiella problem som ligger framför dem. "Min dröm är att innan jag går i pension kan vi se en klinisk prövning och en patient dra nytta av detta", sa han. "Det skulle vara trevligt."

Hur – efter deras första upptäckt, tveksamma kamrater, otaliga avslagna ansökningar om finansiering och avslag på publikationer – fann Fu och hans team uthålligheten att fortsätta denna forskning i ett decennium? Fu är ödmjuk och pekar på deras naivitet. "Som grundforskare drömde vi aldrig om att vi skulle hamna i denna upptäcktsväg. Detta var helt av misstag. ”

Wang tillade, "Det finns många "olyckor" bakom varje enskild vetenskaplig upptäckt, och för det mesta blir våra projekt inte som ursprungligen planerat. Då är det verkligen viktigt hur forskarna behandlar dessa 'olyckor'. Är det här sanna vetenskapliga upptäckter eller bara ljud? Att vara neurovetenskapare eller inte kanske inte spelar någon större roll när oväntade resultat dyker upp. I think what matters most is that the authors were able to pick this ‘accident’ up and push it forward.”

Nayanah Siva is a science writer based in London. Follow her on Twitter @nayanah.

1. Durães, F., Pinto, M., & Sousa, E. Old drugs as new treatments for neurodegenerative diseases. Pharmaceuticals 11, 44 (2018).

2. Qian, H., et al. Reversing a model of Parkinson’s disease with in situ converted nigral neurons. Natur 582, 550-556 (2020).

3. Rivetti di Val Cervo, P. Induction of functional dopamine neurons from human astrocytes in vitro and mouse astrocytes in a Parkinson’s disease model. Natur 35, 444-452 (2017).


Dopamine controls formation of new brain cells, salamander study shows

A study of the salamander brain has led researchers at Karolinska Institutet to discover a hitherto unknown function of the neurotransmitter dopamine. In an article published in the scientific journal Cell stamcell they show how in acting as a kind of switch for stem cells, dopamine controls the formation of new neurons in the adult brain. Their findings may one day contribute to new treatments for neurodegenerative diseases, such as Parkinson's.

The study was conducted using salamanders which unlike mammals recover fully from a Parkinson's-like condition within a four-week period. Parkinson's disease is a neurodegenerative disease characterised by the death of dopamine-producing cells in the mid-brain. As the salamander re-builds all lost dopamine-producing neurons, the researchers examined how the salamander brain detects the absence of these cells. This question is a fundamental one since it has not been known what causes the new formation of nerve cells and why the process ceases when the correct number have been made.

What they found out was that the salamander's stem cells are automatically activated when the dopamine concentration drops as a result of the death of dopamine-producing neurons, meaning that the neurotransmitter acts as a constant handbrake on stem cell activity.

"The medicine often given to Parkinson's patients is L-dopa, which is converted into dopamine in the brain," says Dr Andras Simon, who led the study at the Department of Cell and Molecular Biology. "When the salamanders were treated with L-dopa, the production of new dopamine-producing neurons was almost completely inhibited and the animals were unable to recover. However, the converse also applies. If dopamine signalling is blocked, new neurons are born unnecessarily."

As in mammals, the formation of neurons in the salamander mid-brain is virtually non-existent under normal circumstances. Therefore by studying the salamander, scientists can understand how the production of new nerve cells can be resumed once it has stopped, and how it can be stopped when no more neurons are needed. It is precisely in this regulation that dopamine seems to play a vital part. Many observations also suggest that similar mechanisms are active in other animal species too. Further comparative studies can shed light on how neurotransmitters control stem cells in the brain, knowledge that is of potential use in the development of therapies for neurodegenerative diseases.

"One way of trying to repair the brain in the future is to stimulate the stem cells that exist there," says Dr Simon. "This is one of the perspectives from which our study is interesting and further work ought to be done on whether L-dopa, which is currently used in the treatment of Parkinson's, could prevent such a process in other species, including humans. Another perspective is how medicines that block dopamine signalling and that are used for other diseases, such as psychoses, affect stem cell dynamics in the brain."

The salamander is a tailed member of the frog family most known for its ability to regenerate lost body parts, such entire limbs.

Berättelsekälla:

Material tillhandahållna av Karolinska Institutet. Obs! Innehållet kan redigeras för stil och längd.


Dopamine neurons have a role in movement, new study finds (Nature Neuroscience)

By Catherine Zandonella, Office of the Dean for Research

Princeton University researchers have found that dopamine – a brain chemical involved in learning, motivation and many other functions – also has a direct role in representing or encoding movement. The finding could help researchers better understand dopamine’s role in movement-related disorders such as Parkinson’s disease.

The researchers used a new, more precise technique to record the activity of dopamine neurons at two regions within a part of the brain known as the striatum, which oversees action planning, motivation and reward perception. The researchers found that while all of the neurons carried signals needed to learn and plan movement, one of the nerve bundles, the one that went to the region called the dorsomedial striatum, also carried a signal that could be used to control movements.

The work was published online in the journal Naturens neurovetenskap this week.

“What we learned from this study is that dopamine neurons that go to one part of the brain act differently than dopamine neurons that go to another part of the brain,” said Ilana Witten, assistant professor of psychology and the Princeton Neuroscience Institute. “This is contrary to what has been the mainstream view of dopamine neurons.”

The research may shed light on how Parkinson’s disease, which involves the destruction of dopamine neurons in the dorsomedial striatum, deprives patients of the ability to move. Previous studies have failed to find a direct link between dopamine neuron activity and the control of movement or actions. Instead, the mainstream view suggested an indirect role for dopamine: the neurons make it possible for us to learn which actions are likely to lead to a rewarding experience, which in turn enables us to plan to take that action. When dopamine neurons are destroyed, the individual cannot learn to plan actions and thus cannot move.

The new study affirmed the role of dopamine in reward-based learning, but also found that in the dorsomedial striatum, dopamine neurons can play a direct role in movement. The researchers used a method for measuring neuron activity at very precise locations in the brain. They measured the activity at the ends of neurons – the terminals where dopamine is released into the junction, or synapse, between two cells – in two locations in the striatum: the nucleus accumbens, known to be involved in processing reward, and the dorsomedial striatum, known for evaluating and generating actions.

Until recently, it has been difficult to measure dopamine neuron activity in these regions due to the small size of the regions and the fact that there are many other neurons present that are delivering other brain chemicals, or neurotransmitters, to the same areas of the brain.

To restrict their measurements to only dopamine-carrying neurons, the researchers used mice whose brains carry genetically altered cells that glow green when active. The mice also contain a second gene that ensured that the glowing could only occur when dopamine was present.

The researchers then recorded neuron activity from either the nucleus accumbens or the dorsomedial striatum by inserting a very thin optical fiber into each region to record the fluorescing dopamine cells in only the desired regions.

Once the ability to measure neuron activity was in place, the researchers gave the mice a task that involved both reward-based learning as well as movement.

The task involved presenting the mice with two levers, one of which, when pressed, gave a drink of sweetened water. Through trial and error, the mice learned which lever would give the reward. During the task, the researchers recorded their brain activity.

The task is analogous to playing slot machines at a casino. Picture yourself at a casino with two slot machines in front of you. You pull the lever on the machine to your left and it spits out some coins. Your brain learns that the left lever leads to a reward, so you plan and execute an action: you pull the left lever again. After a few more pulls on the left lever without a reward, you switch to the machine on the right.

When an action is rewarding, you are likely to remember it, an important step in learning. The difference between how much reward you expect, and how much you get, is also important, because it tells you whether or not something is new and how much you should pay attention to it. Researchers call this gap between your predicted reward and the reward you actually get the “reward-prediction error” and consider it an important teaching signal.

By matching the mice’s actions to the dopamine activity in their brains during these tasks, the researchers could determine which parts of the brain were active during reward-based learning, and which parts were active when choosing to press a lever. Assistance with computational modeling of the mice’s behaviors was provided by Nathaniel Daw, a professor of the Princeton Neuroscience Institute and Psychology.

The researchers found that the dopamine neurons that innervate the nucleus accumbens and the dorsomedial striatum did indeed encode reward-prediction cues, which is consistent with previous findings. But they also found that in the dorsomedial striatum, the dopamine neurons carried information about what actions the animal is going to take.

“This idea was that dopamine neurons carry this reward-prediction error signal, and that could indirectly affect movement or actions, because if you don’t have this, you won’t correctly learn which actions to perform,” Witten said. “We show that while this is true, it is certainly not the whole story. There is also a layer where dopamine is directly coding movement or actions.”

Nathan Parker, a graduate student in the Witten lab who designed and conducted the experiments and is first author on the paper, added that new findings were made possible both by the improvements in recording of neurons and by the experimental design, which gave researchers a detailed evaluation of neuron activity during a relatively complex task.

Additional research assistance was provided by Princeton postdoctoral research associates Courtney Cameron and Junuk Lee, and graduate student Jung Yoon Choi. Research Specialist Joshua Taliaferro, Class of 2015, begin working on the project as part of his senior thesis. The study also involved contributions from Thomas Davidson, a postdoctoral researcher at Stanford University.

The study also addresses the general question of how dopamine can be involved in so many functions in the brain, Witten said. “We think that some of the way that dopaminergic neurons achieve such diverse functions in the brain is by having specific roles based on their anatomical target.”

Naoshige Uchida, a professor of molecular and cellular biology at Harvard University who was not involved in the study, said the results challenge long-held views and open up new directions of research. “This study by the Witten lab elegantly shows that the activity of some dopamine neurons is modulated by the direction of motion,” Uchida said. “More importantly, they found some of the clearest evidence indicating the heterogeneity of dopamine neurons: A specific population of dopamine neurons projecting to the dorsomedial striatum encodes movement direction more so compared to another population projecting to the ventral striatum.”

Uchida continued, “A similar phenomenon has also been reported in an independent study in non-human primates (Kim, et al., Cell, 2015), suggesting that the Witten lab finding is more universal and not specific to mice. This is particularly important because dopamine has been implicated in Parkinson’s disease but how dopamine regulates movement remains a large mystery.”

Funding for the study was provided by the Pew Charitable Trusts, the McKnight Foundation, the Brain & Behavior Research (NARSAD) Foundation, the Alfred P. Sloan Foundation, the National Institutes of Health, the National Science Foundation, and Princeton’s Stuart M. Essig 󈨗 and Erin S. Enright 󈨖 Fund for Innovation in Engineering and Neuroscience.


186 Nervous System Disorders

I slutet av detta avsnitt kommer du att kunna göra följande:

  • Describe the symptoms, potential causes, and treatment of several examples of nervous system disorders

A nervous system that functions correctly is a fantastically complex, well-oiled machine—synapses fire appropriately, muscles move when needed, memories are formed and stored, and emotions are well regulated. Unfortunately, each year millions of people in the United States deal with some sort of nervous system disorder. While scientists have discovered potential causes of many of these diseases, and viable treatments for some, ongoing research seeks to find ways to better prevent and treat all of these disorders.

Neurodegenerative Disorders

Neurodegenerative disorders are illnesses characterized by a loss of nervous system functioning that are usually caused by neuronal death. These diseases generally worsen over time as more and more neurons die. The symptoms of a particular neurodegenerative disease are related to where in the nervous system the death of neurons occurs. Spinocerebellar ataxia, for example, leads to neuronal death in the cerebellum. The death of these neurons causes problems in balance and walking. Neurodegenerative disorders include Huntington’s disease, amyotrophic lateral sclerosis, Alzheimer’s disease and other types of dementia disorders, and Parkinson’s disease. Here, Alzheimer’s and Parkinson’s disease will be discussed in more depth.

Alzheimer’s Disease

Alzheimer’s disease is the most common cause of dementia in the elderly. In 2012, an estimated 5.4 million Americans suffered from Alzheimer’s disease, and payments for their care are estimated at $200 billion. Roughly one in every eight people age 65 or older has the disease. Due to the aging of the baby-boomer generation, there are projected to be as many as 13 million Alzheimer’s patients in the United States in the year 2050.

Symptoms of Alzheimer’s disease include disruptive memory loss, confusion about time or place, difficulty planning or executing tasks, poor judgment, and personality changes. Problems smelling certain scents can also be indicative of Alzheimer’s disease and may serve as an early warning sign. Many of these symptoms are also common in people who are aging normally, so it is the severity and longevity of the symptoms that determine whether a person is suffering from Alzheimer’s.

Alzheimer’s disease was named for Alois Alzheimer, a German psychiatrist who published a report in 1911 about a woman who showed severe dementia symptoms. Along with his colleagues, he examined the woman’s brain following her death and reported the presence of abnormal clumps, which are now called amyloid plaques, along with tangled brain fibers called neurofibrillary tangles. Amyloid plaques, neurofibrillary tangles, and an overall shrinking of brain volume are commonly seen in the brains of Alzheimer’s patients. Loss of neurons in the hippocampus is especially severe in advanced Alzheimer’s patients. (Figure) compares a normal brain to the brain of an Alzheimer’s patient. Many research groups are examining the causes of these hallmarks of the disease.

One form of the disease is usually caused by mutations in one of three known genes. This rare form of early onset Alzheimer’s disease affects fewer than five percent of patients with the disease and causes dementia beginning between the ages of 30 and 60. The more prevalent, late-onset form of the disease likely also has a genetic component. One particular gene, apolipoprotein E (APOE) has a variant (E4) that increases a carrier’s likelihood of getting the disease. Many other genes have been identified that might be involved in the pathology.

Visit this website for video links discussing genetics and Alzheimer’s disease.

Unfortunately, there is no cure for Alzheimer’s disease. Current treatments focus on managing the symptoms of the disease. Because decrease in the activity of cholinergic neurons (neurons that use the neurotransmitter acetylcholine) is common in Alzheimer’s disease, several drugs used to treat the disease work by increasing acetylcholine neurotransmission, often by inhibiting the enzyme that breaks down acetylcholine in the synaptic cleft. Other clinical interventions focus on behavioral therapies like psychotherapy, sensory therapy, and cognitive exercises. Since Alzheimer’s disease appears to hijack the normal aging process, research into prevention is prevalent. Smoking, obesity, and cardiovascular problems may be risk factors for the disease, so treatments for those may also help to prevent Alzheimer’s disease. Some studies have shown that people who remain intellectually active by playing games, reading, playing musical instruments, and being socially active in later life have a reduced risk of developing the disease.


Parkinsons sjukdom

Like Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease is a neurodegenerative disease. It was first characterized by James Parkinson in 1817. Each year, 50,000-60,000 people in the United States are diagnosed with the disease. Parkinson’s disease causes the loss of dopamine neurons in the substantia nigra, a midbrain structure that regulates movement. Loss of these neurons causes many symptoms including tremor (shaking of fingers or a limb), slowed movement, speech changes, balance and posture problems, and rigid muscles. The combination of these symptoms often causes a characteristic slow hunched shuffling walk, illustrated in (Figure). Patients with Parkinson’s disease can also exhibit psychological symptoms, such as dementia or emotional problems.

Although some patients have a form of the disease known to be caused by a single mutation, for most patients the exact causes of Parkinson’s disease remain unknown: the disease likely results from a combination of genetic and environmental factors (similar to Alzheimer’s disease). Post-mortem analysis of brains from Parkinson’s patients shows the presence of Lewy bodies—abnormal protein clumps—in dopaminergic neurons. The prevalence of these Lewy bodies often correlates with the severity of the disease.

There is no cure for Parkinson’s disease, and treatment is focused on easing symptoms. One of the most commonly prescribed drugs for Parkinson’s is L-DOPA, which is a chemical that is converted into dopamine by neurons in the brain. This conversion increases the overall level of dopamine neurotransmission and can help compensate for the loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra. Other drugs work by inhibiting the enzyme that breaks down dopamine.


Neurodevelopmental Disorders

Neurodevelopmental disorders occur when the development of the nervous system is disturbed. There are several different classes of neurodevelopmental disorders. Some, like Down Syndrome, cause intellectual deficits. Others specifically affect communication, learning, or the motor system. Some disorders like autism spectrum disorder and attention deficit/hyperactivity disorder have complex symptoms.

Autism

Autism spectrum disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder. Its severity differs from person to person. Estimates for the prevalence of the disorder have changed rapidly in the past few decades. Current estimates suggest that one in 88 children will develop the disorder. ASD is four times more prevalent in males than females.

This video discusses possible reasons why there has been a recent increase in the number of people diagnosed with autism.

A characteristic symptom of ASD is impaired social skills. Children with autism may have difficulty making and maintaining eye contact and reading social cues. They also may have problems feeling empathy for others. Other symptoms of ASD include repetitive motor behaviors (such as rocking back and forth), preoccupation with specific subjects, strict adherence to certain rituals, and unusual language use. Up to 30 percent of patients with ASD develop epilepsy, and patients with some forms of the disorder (like Fragile X) also have intellectual disability. Because it is a spectrum disorder, other ASD patients are very functional and have good-to-excellent language skills. Many of these patients do not feel that they suffer from a disorder and instead think that their brains just process information differently.

Except for some well-characterized, clearly genetic forms of autism (like Fragile X and Rett’s Syndrome), the causes of ASD are largely unknown. Variants of several genes correlate with the presence of ASD, but for any given patient, many different mutations in different genes may be required for the disease to develop. At a general level, ASD is thought to be a disease of “incorrect” wiring. Accordingly, brains of some ASD patients lack the same level of synaptic pruning that occurs in non-affected people. In the 1990s, a research paper linked autism to a common vaccine given to children. This paper was retracted when it was discovered that the author falsified data, and follow-up studies showed no connection between vaccines and autism.

Treatment for autism usually combines behavioral therapies and interventions, along with medications to treat other disorders common to people with autism (depression, anxiety, obsessive compulsive disorder). Although early interventions can help mitigate the effects of the disease, there is currently no cure for ASD.

Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD)

Approximately three to five percent of children and adults are affected by attention deficit/hyperactivity disorder (ADHD) . Like ASD, ADHD is more prevalent in males than females. Symptoms of the disorder include inattention (lack of focus), executive functioning difficulties, impulsivity, and hyperactivity beyond what is characteristic of the normal developmental stage. Some patients do not have the hyperactive component of symptoms and are diagnosed with a subtype of ADHD: attention deficit disorder (ADD). Many people with ADHD also show comorbitity, in that they develop secondary disorders in addition to ADHD. Examples include depression or obsessive compulsive disorder (OCD). (Figure) provides some statistics concerning comorbidity with ADHD.

The cause of ADHD is unknown, although research points to a delay and dysfunction in the development of the prefrontal cortex and disturbances in neurotransmission. According to studies of twins, the disorder has a strong genetic component. There are several candidate genes that may contribute to the disorder, but no definitive links have been discovered. Environmental factors, including exposure to certain pesticides, may also contribute to the development of ADHD in some patients. Treatment for ADHD often involves behavioral therapies and the prescription of stimulant medications, which paradoxically cause a calming effect in these patients.


Neurologist
Neurologists are physicians who specialize in disorders of the nervous system. They diagnose and treat disorders such as epilepsy, stroke, dementia, nervous system injuries, Parkinson’s disease, sleep disorders, and multiple sclerosis. Neurologists are medical doctors who have attended college, medical school, and completed three to four years of neurology residency.

When examining a new patient, a neurologist takes a full medical history and performs a complete physical exam. The physical exam contains specific tasks that are used to determine what areas of the brain, spinal cord, or peripheral nervous system may be damaged. For example, to check whether the hypoglossal nerve is functioning correctly, the neurologist will ask the patient to move his or her tongue in different ways. If the patient does not have full control over tongue movements, then the hypoglossal nerve may be damaged or there may be a lesion in the brainstem where the cell bodies of these neurons reside (or there could be damage to the tongue muscle itself).

Neurologists have other tools besides a physical exam they can use to diagnose particular problems in the nervous system. If the patient has had a seizure, for example, the neurologist can use electroencephalography (EEG), which involves taping electrodes to the scalp to record brain activity, to try to determine which brain regions are involved in the seizure. In suspected stroke patients, a neurologist can use a computerized tomography (CT) scan, which is a type of X-ray, to look for bleeding in the brain or a possible brain tumor. To treat patients with neurological problems, neurologists can prescribe medications or refer the patient to a neurosurgeon for surgery.

This website allows you to see the different tests a neurologist might use to see what regions of the nervous system may be damaged in a patient.

Mental Illnesses

Mental illnesses are nervous system disorders that result in problems with thinking, mood, or relating with other people. These disorders are severe enough to affect a person’s quality of life and often make it difficult for people to perform the routine tasks of daily living. Debilitating mental disorders plague approximately 12.5 million Americans (about 1 in 17 people) at an annual cost of more than $300 billion. There are several types of mental disorders including schizophrenia, major depression, bipolar disorder, anxiety disorders and phobias, post-traumatic stress disorders, and obsessive-compulsive disorder (OCD), among others. The American Psychiatric Association publishes the Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (or DSM), which describes the symptoms required for a patient to be diagnosed with a particular mental disorder. Each newly released version of the DSM contains different symptoms and classifications as scientists learn more about these disorders, their causes, and how they relate to each other. A more detailed discussion of two mental illnesses—schizophrenia and major depression—is given below.

Schizofreni

Schizophrenia is a serious and often debilitating mental illness affecting one percent of people in the United States. Symptoms of the disease include the inability to differentiate between reality and imagination, inappropriate and unregulated emotional responses, difficulty thinking, and problems with social situations. People with schizophrenia can suffer from hallucinations and hear voices they may also suffer from delusions. Patients also have so-called “negative” symptoms like a flattened emotional state, loss of pleasure, and loss of basic drives. Many schizophrenic patients are diagnosed in their late adolescence or early 20s. The development of schizophrenia is thought to involve malfunctioning dopaminergic neurons and may also involve problems with glutamate signaling. Treatment for the disease usually requires antipsychotic medications that work by blocking dopamine receptors and decreasing dopamine neurotransmission in the brain. This decrease in dopamine can cause Parkinson’s disease-like symptoms in some patients. While some classes of antipsychotics can be quite effective at treating the disease, they are not a cure, and most patients must remain medicated for the rest of their lives.

Depression

Major depression affects approximately 6.7 percent of the adults in the United States each year and is one of the most common mental disorders. To be diagnosed with major depressive disorder, a person must have experienced a severely depressed mood lasting longer than two weeks along with other symptoms including a loss of enjoyment in activities that were previously enjoyed, changes in appetite and sleep schedules, difficulty concentrating, feelings of worthlessness, and suicidal thoughts. The exact causes of major depression are unknown and likely include both genetic and environmental risk factors. Some research supports the “classic monoamine hypothesis,” which suggests that depression is caused by a decrease in norepinephrine and serotonin neurotransmission. One argument against this hypothesis is the fact that some antidepressant medications cause an increase in norepinephrine and serotonin release within a few hours of beginning treatment—but clinical results of these medications are not seen until weeks later. This has led to alternative hypotheses: for example, dopamine may also be decreased in depressed patients, or it may actually be an increase in norepinephrine and serotonin that causes the disease, and antidepressants force a feedback loop that decreases this release. Treatments for depression include psychotherapy, electroconvulsive therapy, deep-brain stimulation, and prescription medications. There are several classes of antidepressant medications that work through different mechanisms. For example, monoamine oxidase inhibitors (MAO inhibitors) block the enzyme that degrades many neurotransmitters (including dopamine, serotonin, norepinephrine), resulting in increased neurotransmitter in the synaptic cleft. Selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs) block the reuptake of serotonin into the presynaptic neuron. This blockage results in an increase in serotonin in the synaptic cleft. Other types of drugs such as norepinephrine-dopamine reuptake inhibitors and norepinephrine-serotonin reuptake inhibitors are also used to treat depression.

Other Neurological Disorders

There are several other neurological disorders that cannot be easily placed in the above categories. These include chronic pain conditions, cancers of the nervous system, epilepsy disorders, and stroke. Epilepsy and stroke are discussed below.

Epilepsi

Estimates suggest that up to three percent of people in the United States will be diagnosed with epilepsy in their lifetime. While there are several different types of epilepsy, all are characterized by recurrent seizures. Epilepsy itself can be a symptom of a brain injury, disease, or other illness. For example, people who have intellectual disability or ASD can experience seizures, presumably because the developmental wiring malfunctions that caused their disorders also put them at risk for epilepsy. For many patients, however, the cause of their epilepsy is never identified and is likely to be a combination of genetic and environmental factors. Often, seizures can be controlled with anticonvulsant medications. However, for very severe cases, patients may undergo brain surgery to remove the brain area where seizures originate.

Stroke

A stroke results when blood fails to reach a portion of the brain for a long enough time to cause damage. Without the oxygen supplied by blood flow, neurons in this brain region die. This neuronal death can cause many different symptoms—depending on the brain area affected— including headache, muscle weakness or paralysis, speech disturbances, sensory problems, memory loss, and confusion. Stroke is often caused by blood clots and can also be caused by the bursting of a weak blood vessel. Strokes are extremely common and are the third most common cause of death in the United States. On average one person experiences a stroke every 40 seconds in the United States. Approximately 75 percent of strokes occur in people older than 65. Risk factors for stroke include high blood pressure, diabetes, high cholesterol, and a family history of stroke. Smoking doubles the risk of stroke. Because a stroke is a medical emergency, patients with symptoms of a stroke should immediately go to the emergency room, where they can receive drugs that will dissolve any clot that may have formed. These drugs will not work if the stroke was caused by a burst blood vessel or if the stroke occurred more than three hours before arriving at the hospital. Treatment following a stroke can include blood pressure medication (to prevent future strokes) and (sometimes intense) physical therapy.

Sektionssammanfattning

Some general themes emerge from the sampling of nervous system disorders presented above. The causes for most disorders are not fully understood—at least not for all patients—and likely involve a combination of nature (genetic mutations that become risk factors) and nurture (emotional trauma, stress, hazardous chemical exposure). Because the causes have yet to be fully determined, treatment options are often lacking and only address symptoms.

Granska frågor

Parkinson’s disease is a caused by the degeneration of neurons that release ________.

________ medications are often used to treat patients with ADHD.

Strokes are often caused by ________.

  1. neurodegeneration
  2. blood clots or burst blood vessels
  3. seizures
  4. virus

Why is it difficult to identify the cause of many nervous system disorders?

  1. The genes associated with the diseases are not known.
  2. There are no obvious defects in brain structure.
  3. The onset and display of symptoms varies between patients.
  4. all of the above

Why do many patients with neurodevelopmental disorders develop secondary disorders?

  1. Their genes predispose them to schizophrenia.
  2. Stimulant medications cause new behavioral disorders.
  3. Behavioral therapies only improve neurodevelopmental disorders.
  4. Dysfunction in the brain can affect many aspects of the body.

Frågor om kritiskt tänkande

What are the main symptoms of Alzheimer’s disease?

Symptoms of Alzheimer’s disease include disruptive memory loss, confusion about time or place, difficulties planning or executing tasks, poor judgment, and personality changes.

What are possible treatments for patients with major depression?

Possible treatments for patients with major depression include psychotherapy and prescription medications. MAO inhibitor drugs inhibit the breakdown of certain neurotransmitters (including dopamine, serotonin, norepinephrine) in the synaptic cleft. SSRI medications inhibit the reuptake of serotonin into the presynaptic neuron.

Ordlista


Titta på videon: You arent at the mercy of your emotions -- your brain creates them. Lisa Feldman Barrett (December 2022).