Parkinson-Krankheit: Die Steigerung von Dopamin fördert die Bewegung
Neue Forschungsergebnisse mit Auswirkungen auf die Behandlung der Parkinson-Krankheit legen nahe, dass unser Gehirn, wenn wir uns bewegen wollen, nur einen schnellen Dopamin-Ausbruch benötigt.
Die Ergebnisse von Wissenschaftlern des Champalimaud-Zentrums für Unbekannte in Portugal sowie der Columbia University in New York City, NY, stellen die Idee in Frage, dass das Gehirn für eine normale Bewegung einen konstanten Dopaminspiegel benötigt.
Ein Bericht über die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Naturbeschreibt, wie unmittelbar bevor sie Bewegungen initiierten, die assoziierten Neuronen oder Nervenzellen Spitzen in der Dopaminaktivität zeigten.
"Unser wichtigstes Ergebnis", sagt der erste Studienautor Dr. Joaquim Alves da Silva, Psychiater und Neurowissenschaftler vom Champalimaud-Zentrum und der Nova-Universität von Lissabon in Portugal, "ist, dass wir zum ersten Mal gezeigt haben, dass sich das geändert hat." neuronale Aktivität ist notwendig, um Bewegung zu fördern. “
"Und auch zum ersten Mal", fährt er fort, "haben wir gezeigt, dass der Dopaminpeak, der der Bewegungsinitiierung vorausgeht, nicht nur die Initiierung reguliert, sondern auch die Bewegungskraft reguliert."
Der Tod von Dopaminzellen führt zu Parkinson
Die Parkinson-Krankheit ist eine fortschreitende Störung, die entsteht, wenn Dopamin-produzierende Zellen in der Substantia Nigra, einem Bereich des Gehirns, der die Bewegung steuert, sterben.
Dopamin ist ein Neurotransmitter oder ein chemischer Botenstoff, der Signale zwischen Neuronen überträgt. Es ist mit einer Reihe von Gehirnfunktionen verbunden, einschließlich der Kontrolle von Bewegung und Verhalten, die mit Belohnung und Vergnügen verbunden sind.
Die Hauptsymptome der Parkinson-Krankheit sind Zittern, Steifheit, Langsamkeit der Bewegung sowie eine Beeinträchtigung der Koordination und des Gleichgewichts. Mit fortschreitenden Symptomen wird es schwieriger, zu sprechen, zu gehen, alltägliche Aufgaben zu erledigen und unabhängig zu leben.
Obwohl die Krankheit hauptsächlich Menschen über 60 Jahre betrifft, werden rund 4 Prozent der Parkinson-Fälle bei Personen unter 50 Jahren diagnostiziert.
Weltweit leben mehr als 10 Millionen Menschen mit Parkinson. In den USA, wo jedes Jahr bei etwa 60.000 Menschen Parkinson diagnostiziert wird, werden die Gesamtkosten der Krankheit auf 25 Milliarden US-Dollar pro Jahr geschätzt.
Derzeit gibt es keine Heilung für die Parkinson-Krankheit. Es gibt jedoch Medikamente, die die Symptome für viele Menschen erheblich lindern können, indem sie dazu beitragen, die abnehmende Dopaminversorgung des Gehirns wieder aufzufüllen und aufrechtzuerhalten.
Schwierigkeit ist Bewegungsinitiierung, Langsamkeit
Die neue Studie ist besonders wichtig, da sie darauf hindeutet, dass es einen besseren Weg gibt, um den Dopaminmangel zu korrigieren.
Dr. Alves da Silva erklärt, dass Menschen mit Parkinson "kein globales motorisches Problem haben", sondern ein spezifisches. Unter den richtigen Umständen können sie komplexe motorische Aufgaben ausführen. Wenn sie zum Beispiel zum richtigen Zeitpunkt einen Schub bekommen, können sie sogar Fahrrad fahren.
"Das Problem der Patienten", fügt er hinzu, "liegt in der Schwierigkeit, Bewegung zu initiieren, und in der Langsamkeit der Bewegung." Es war diese Beobachtung, die das Team dazu anspornte, weitere Untersuchungen durchzuführen.
Für die neue Studie verwendeten die Forscher eine Technik namens Optogenetik, bei der Laserlicht verwendet wird, um die Neuronenaktivität im Gehirn von Mäusen schnell zu stimulieren.
Die Optogenetik ist eine relativ neue Technologie, die die „Landschaft der Neurowissenschaften“ verändert, indem sie unser Verständnis der Funktionsweise bestimmter Gehirnschaltungen bei Gesundheit und Krankheit verbessert.
Dr. Alves da Silva sagt, dass sie es verwendet haben, um sicherzustellen, dass sie nur Aktivität in den Dopamin-produzierenden Neuronen der Substantia Nigras der Mäuse aufgezeichnet haben.
Ausbruch der Dopamin-Neuronenaktivität
Die Wissenschaftler zeichneten auf, was im Gehirn der Mäuse passierte, als sie sich frei in einem offenen Raum bewegten. Mithilfe von Bewegungssensoren konnten sie erkennen, wann sich die Tiere zu bewegen begannen, und die Aktivität der Dopamin-produzierenden Zellen in der Zeit vor ihren Bewegungen genau bestimmen.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Aktivität der Dopamin produzierenden Neuronen ihren Höhepunkt erreichte, kurz bevor die Mäuse eine bestimmte Bewegung begannen.
Dann ließen sie die Mäuse in einem anderen Experiment frei herumlaufen, außer dass sie die Aktivität ihrer Dopamin-produzierenden Neuronen manipulierten, indem sie sie mit dem Laser ein- und ausschalteten.
Mit Hilfe der Bewegungssensoren konnten sie dies wiederum damit verknüpfen, wann sich die Mäuse bewegten und nicht bewegten.
Dr. Alves da Silva merkt an, dass die Aktivierung der Dopamin-produzierenden Neuronen, wenn sich die Mäuse nicht bewegten, "eine halbe Sekunde lang ausreichte, um die Bewegung zu fördern - und zwar mit größerer Kraft - als ohne die Aktivität dieser Neuronen."
Wenn sie jedoch die Neuronen aktivierten, während die Mäuse bereits in Bewegung waren, setzten die Tiere so fort, wie sie waren - es gab keine Änderung der Bewegung oder ihrer Kraft, die sie aufgrund von Änderungen der Beschleunigung definierten.
Die Ergebnisse können auch den Zusammenhang mit der Motivation erklären
Die Forscher fanden das gleiche Ergebnis, als sie die Dopamin-produzierenden Neuronen mitten in einer laufenden Bewegung ausschalteten - es gab keine Änderung der Bewegung oder ihrer Kraft.
"Diese Ergebnisse", erklärt der leitende Autor Rui Costa, Professor für Neurowissenschaften und Neurologie an der Columbia University, "zeigen, dass die Aktivität von Dopamin-Neuronen als Tor fungieren kann, um die Initiierung von Bewegungen zu ermöglichen oder nicht."
"Sie erklären, warum Dopamin für die Motivation so wichtig ist und warum ein Mangel an Dopamin bei der Parkinson-Krankheit zu den Symptomen führt, die es verursacht", fügt er hinzu.
Eines der Medikamente, die derzeit zur Behandlung der Parkinson-Krankheit eingesetzt werden, ist Levodopa, das den körpereigenen Dopaminspiegel erhöht.
"Aber Levodopa erhöht Dopamin ständig, nicht nur, wenn wir uns bewegen wollen", sagt Prof. Costa und fügt hinzu, dass der langfristige Gebrauch des Arzneimittels auch zu Dyskinesien führt, einem Zustand, der durch unwillkürliche und unregelmäßige Bewegungen gekennzeichnet ist.
"Unsere Studie legt nahe, dass Strategien, die Dopamin steigern würden, wenn der Wunsch besteht, sich zu bewegen, besser funktionieren würden."
Prof. Rui Costa
