Stimularea creierului atenuează simptomele bolii Parkinson

Un studiu publicat în Scientific Reports, realizat de cercetători din Germania, explorează un nou mecanism de control al mișcării în boala Parkinson. Autorii investighează rolul coliculului inferior, o structură din mezencefal implicată tradițional în procesarea auditivă, în reglarea activității regiunii mezencefalice locomotorii și în ameliorarea catalepsiei indusă de haloperidol la șobolani, folosind tehnici optogenetice.
Simptomele motorii clasice ale bolii Parkinson – cum ar fi bradikinezia, rigiditatea sau instabilitatea posturală – sunt asociate cu degenerarea neuronilor dopaminergici din substantia nigra pars compacta. Haloperidolul, un antipsihotic utilizat frecvent în practica clinică, agravează aceste simptome prin blocarea receptorilor dopaminergici din căile nigrostriatale, inducând catalepsie la rozătoare – o stare de imobilitate menținută artificial.

Anterior, studii experimentale au demonstrat că stimularea electrică sau farmacologică a coliculului inferior poate reduce semnificativ această catalepsie. Se presupune că acest efect se datorează activării regiunii mezencefalice locomotorii (mesencephalic locomotor region, MLR), o zonă esențială pentru inițierea mersului și a altor comportamente motorii. MLR este o țintă emergentă în terapiile cu stimulare cerebrală profundă pentru pacienții cu boala Parkinson.

Despre studiu

Obiectivul principal al acestui studiu a fost testarea ipotezei că activarea optogenetică a coliculului inferior poate reduce catalepsia indusă de haloperidol, prin activarea neuronilor care proiectează spre MLR. Autorii au ales tehnologia optogenetică pentru a evita stimularea fibrelor de trecere – un dezavantaj major al stimulării electrice – și pentru a permite comparații directe între activare și inhibare neuronală.

Cercetarea a fost structurată în două părți principale:

•  Experimente electrofiziologice: s-au înregistrat 252 de neuroni în timpul stimulării optogenetice repetitive a coliculului inferior la șobolani anesteziați, pentru a observa cum această activare afectează răspunsul neuronal în IC și MLR.
•  Experimente comportamentale: la șobolani treji, s-au testat efectele activării (prin Channelrhodopsin) sau inhibării (prin Archaerhodopsin) coliculului inferior asupra comportamentelor motorii și emoționale, inclusiv catalepsia, vocalizările ultrasonice și activitatea locomotorie spontană.

Rezultate

Activitatea neuronală în MLR și IC în timpul stimulării coliculului inferior

Din cele 209 celule înregistrate în timpul stimulării IC:

• 45 au fost localizate în IC.
• 43 au fost identificate în MLR.

IC a prezentat un răspuns excitator semnificativ în 40 din cele 45 de celule (88,8%), cu o latență medie de 2,32 ms. MLR a răspuns la activarea IC cu excitare în 19 celule (44,1%), dar a prezentat și inhibiție în 9 celule (20,9%). Latența medie a răspunsului în MLR a fost semnificativ mai lungă – 4,74 ms – sugerând o transmitere sinaptică indirectă între IC și MLR.

Efecte comportamentale ale manipulării optogenetice a coliculului inferior

În testul open-field:

•    Nu s-au observat modificări semnificative ale activității locomotorii, groomingului sau comportamentului de explorare (rearing).
•    Nu au existat diferențe în vocalizările ultrasonice de 50-kHz (pozitive) sau 22-kHz (aversive), indicând lipsa unui impact emoțional semnificativ al manipulării IC.

În testul de catalepsie (bar test), doar grupul cu exprimare ChR2 în IC a prezentat o reducere semnificativă a timpului de catalepsie după stimularea luminoasă:

•    Timpul de menținere pe bară a scăzut semnificativ față de perioada de bază (p = 0.01) și față de grupurile de control și Arch (p = 0.02, respectiv p < 0.001).
•    Inhibarea optogenetică a IC (Arch) nu a modificat semnificativ comportamentul față de perioada de bază.

Concluzii

Acest studiu oferă dovezi convingătoare că stimularea optogenetică a coliculului inferior poate activa regiunea mezencefalică locomotorie și reduce simptomele cataleptice induse de haloperidol, fără a afecta negativ comportamentele emoționale sau locomotorii de bază.

Principalele contribuții ale cercetării sunt:

•  Confirmarea unei căi neuronale alternative de control motor, colicul inferior – MLR, posibil implicată în fenomene precum chinezia paradoxală observată la pacienții cu Parkinson.
•  Demonstrarea efectului selectiv și lipsit de efecte aversive al stimulării optogenetice a IC, ceea ce deschide perspective pentru aplicații clinice non-dopaminergice.
•  Propunerea coliculului inferior ca o nouă țintă terapeutică în tulburările de mișcare, mai ales în contextul în care terapiile convenționale axate pe sistemul dopaminergic nu sunt întotdeauna eficiente.

Implicații clinice

Datele sugerează că activarea specifică a proiecțiilor IC–MLR ar putea constitui o strategie terapeutică promițătoare în boala Parkinson și alte tulburări motorii, având potențialul de a îmbunătăți funcția locomotorie fără a altera starea afectivă a pacienților. Sunt necesare însă studii suplimentare pentru a valida aceste rezultate la oameni și pentru a explora în detaliu circuitele neuronale implicate.