陽明解謎大腦基底核發育關鍵基因 助探索神經、精神疾病

2020/09/29
陽明解謎大腦基底核發育關鍵基因 助探索神經、精神疾病
今(29)日,陽明大學神經科學研究所劉福清研究團隊,發表在調控大腦基底核的紋狀體構造中,有關神經元分化與遷移的機制基因研究,並揭示其與動作習慣與動機情緒的關聯。該項研究已刊登在《美國國家科學院院刊》。

陽明大學神經科學研究所劉福清教授。(本圖由陽明大學提供)

2020.09.29 環球生技雜誌 / 記者 吳培安 

今(29)日,陽明大學神經科學研究所劉福清研究團隊,發表在調控大腦基底核(basal ganglia)的紋狀體(Corpus striatum)構造中,有關神經元分化與遷移的機制基因研究,並揭示其與動作習慣與動機情緒的關聯。該項研究已刊登在《美國國家科學院院刊》(PNAS)。

劉福清表示,這項研究解開大腦的基底核區域,如何劃分為不同的次級區域,從而建構出不同的次級神經迴路,讓大腦能執行精確與複雜的神經功能。

劉福清說明,基底核是位於大腦深部一群神經核組成的構造,掌管動作學習、獎勵、動機、情感以及自主運動的中樞,而發揮這些神經功能的關鍵,仰賴於基底核中的紋狀體背側與腹側核區的神經迴路。

其中,背側核區調控動作與認知功能,是養成習慣行為的關鍵區域;腹側核區則參與獎賞與成癮機制,是影響動機情緒的關鍵區域。但紋狀體核區如何建構,並劃分成這兩個區域的神經迴路仍然未知。

劉福清和他當年的學生張瓈云(現為中國醫藥大學副教授),在16年前於哺乳類類動物的大腦中發現一種名為Nolz-1的基因,可能參與控制紋狀體發育的遺傳程序,但當時並不瞭解其背後的機轉。

其後,研究團隊進一步發現,經過有絲分裂後,Nolz-1藉由抑制Dlx1與Dlx2基因,促進神經元細胞分化並決定細胞遷移方向,從而建構成背側或腹側紋狀體,證實了Nolz-1與Dlx1與Dlx2基因的交互作用,調控不同種類神經元命運與分化過程。

研究團隊在動物模型中觀察到,Nolz-1在胚胎神經發育階段,透過抑制Dlx1與Dlx2基因所表達的功能蛋白,讓神經元可以順利分化並遷移成紋狀體的兩個區域,形成背側紋狀體與腹側紋狀體。

一旦動物剔除Nolz-1基因後,Dlx1與Dlx2大量表現,會造成神經元細胞分化遷移錯誤,導致背側核區萎縮,腹側核區擴大,確立了Nolz-1是直接調控Dlx1與Dlx2的基因。

劉福清表示,無論是背側還是腹側紋狀體,神經發育皆源自同一區神經幹細胞分化而來,這項研究想解答的是為什麼來自同一區的神經細胞,最後會分化遷移到不同的區域,建構成不同的神經功能迴路。

他進一步表示,由於基底核除了控管不同的神經功能外,神經迴路的正常與否也與許多神經疾病的病理機制有關,例如帕金森氏症、亨廷頓舞蹈症、思覺失調症等,瞭解不同神經迴路的建構與功能,有助於發展治療神經與精神疾病的策略。