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Mudanças Cerebrais na Doença de Huntington Reveladas

Pesquisas revelam problemas importantes de conectividade cerebral na doença de Huntington.

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A doença de Huntington (DH) é uma condição séria que afeta o cérebro e causa um desgaste lento de certas células nervosas. Essa condição prejudica o movimento, o pensamento e o humor. O principal problema na DH é que partes do cérebro responsáveis pelo movimento, especialmente os gânglios basais, ficam menos eficientes. Os gânglios basais são um grupo de estruturas no cérebro que ajudam a controlar o movimento, e quando eles não funcionam bem, surgem problemas com as Habilidades Motoras.

A principal razão para esses problemas de movimento na DH é a morte de células nervosas específicas nos gânglios basais. Essas células são importantes para enviar sinais que ajudam a regular o movimento. Na DH, um gene conhecido como gene huntingtin tem pedaços extras de DNA, o que resulta em uma proteína defeituosa. Essa proteína defeituosa leva à perda dessas células nervosas chave, principalmente em duas áreas dos gânglios basais conhecidas como núcleo caudado e putâmen.

Partes do Cérebro Envolvidas

Os gânglios basais são compostos por diferentes partes que trabalham juntas para controlar os movimentos. Mais especificamente, duas áreas chave envolvidas são o estriado dorsomedial (DMS) e o estriado dorsolateral (DLS). Cada uma dessas áreas recebe sinais de diferentes partes do cérebro. Por exemplo, o DMS recebe principalmente informações de áreas do cérebro ligadas às emoções e à tomada de decisões, enquanto o DLS recebe informações de áreas ligadas ao movimento.

As células nervosas nessas regiões podem enviar sinais por dois caminhos principais: o caminho direto e o caminho indireto. As células nervosas no caminho direto ajudam a iniciar os movimentos, enquanto as do caminho indireto ajudam a parar ou controlar os movimentos. Na DH, o caminho indireto é afetado primeiro, levando a problemas evidentes com o movimento.

Conhecimento Atual e Lacunas na Pesquisa

Embora os cientistas saibam muito sobre como os gânglios basais funcionam em cérebros saudáveis, ainda tem muito a aprender sobre como isso muda na DH. A maioria das pesquisas se concentrou em como as células nervosas morrem na DH, mas sabe-se menos sobre como as conexões entre diferentes regiões do cérebro mudam. Essa compreensão é importante, pois pode ajudar a desenvolver tratamentos melhores para os problemas de movimento em pacientes com DH.

Os cientistas querem entender mais sobre como as áreas DMS e DLS dos gânglios basais são afetadas na DH e como essas mudanças impactam o movimento. Para isso, eles pretendem estudar como essas áreas se conectam com outras partes do cérebro usando técnicas de imagem avançadas.

Objetivo do Estudo e Métodos

O objetivo das pesquisas recentes é encontrar mudanças específicas no DLS e no DMS na DH. Os pesquisadores usaram um modelo de camundongo de DH chamado camundongo R6/1. Eles utilizaram técnicas de imagem cerebral para observar as conexões entre o DLS e o DMS e outras áreas do cérebro.

Eles também usaram um método chamado optogenética, que permite que os cientistas controlem a atividade cerebral com luz. Esse método ajuda a entender como ativar certas partes do cérebro influencia o movimento. Testaram diferentes padrões de luz para ver como afetavam o movimento em camundongos saudáveis e em camundongos com DH.

Descobertas sobre a Conectividade Cerebral

A pesquisa mostrou que os camundongos com DH tinham conexões mais fracas do DLS em comparação com camundongos saudáveis. Isso indica que a área DLS, que está envolvida no controle do movimento, é mais afetada pela DH do que a área DMS. Ambas as áreas mostraram conectividade reduzida com regiões importantes do cérebro relacionadas ao movimento, mas o DLS apresentou déficits mais significativos.

Especificamente, o DLS tinha conexões menores com áreas conhecidas por ajudar a processar informações visuais e controlar o movimento, como o colículo superior e a substância cinzentas periaquedutais. Isso sugere que essas conexões podem ser cruciais para entender os problemas de movimento vistos na DH.

Efeitos da Estimulação Luminosa

Quando os pesquisadores estimularam áreas do cérebro em camundongos saudáveis, descobriram que isso mudava a forma como os camundongos se moviam. Especificamente, a estimulação do caminho direto no DLS fez com que os camundongos se movesse em círculos, mostrando que ativar esse caminho pode influenciar o movimento.

No entanto, a mesma estimulação luminosa não funcionou nos camundongos com DH. Mesmo com os camundongos saudáveis mostrando mudanças claras no comportamento, os camundongos com DH não reagiram da mesma forma. Isso sugere que a capacidade do cérebro de processar e responder a esses sinais está alterada na DH.

Diferenças na Aprendizagem Motora

Aprendizagem motora é a habilidade de melhorar as habilidades através da prática. No estudo, os pesquisadores testaram como a estimulação luminosa afetou a aprendizagem motora usando uma tarefa onde os camundongos tinham que se equilibrar em uma vara rotativa. Camundongos saudáveis mostraram um desempenho melhor quando certos caminhos no DLS foram estimulados, indicando que essas conexões são importantes para melhorar as habilidades motoras.

Em contraste, os camundongos com DH não mostraram nenhuma melhoria nessa tarefa, independentemente da estimulação luminosa. Isso enfatiza os desafios enfrentados por indivíduos com DH em aprender novas habilidades motoras e adaptar seus movimentos.

Observações sobre Comportamento Exploratória

Os pesquisadores também examinaram como a estimulação luminosa afetou o comportamento exploratório, que é importante para entender como os animais interagem com o ambiente. Ao observar o quanto os camundongos exploraram seu entorno, eles descobriram que a estimulação não levou a mudanças significativas em nenhum dos camundongos saudáveis ou com DH.

Esse resultado sugere que a capacidade de explorar e investigar o entorno ainda é limitada nos camundongos com DH, mesmo com a estimulação. Mostra que as diferenças subjacentes na função cerebral podem restringir o comportamento além do movimento.

Resumo das Descobertas e Implicações

As descobertas revelam que há mudanças consideráveis na conectividade cerebral dos camundongos com DH, especialmente na região do DLS. A pesquisa destaca como circuitos específicos do cérebro são cruciais para o movimento e a aprendizagem.

Em camundongos saudáveis, estimular diferentes caminhos no cérebro pode levar a mudanças no movimento e na aprendizagem motora. No entanto, em camundongos com DH, essas respostas estão severamente prejudicadas. Isso sugere que simplesmente estimular o estriado pode não ser suficiente para melhorar os problemas de movimento na DH.

Direções Futuras

Os resultados indicam que focar em como diferentes áreas do cérebro trabalham juntas é importante para entender melhor a doença de Huntington. Além disso, estratégias que se concentrem nas conexões entre o córtex e o estriado podem ser mais eficazes para tratar problemas de movimento associados à DH.

Mais pesquisas são necessárias para esclarecer como essas conexões funcionam e como podem ser modificadas para melhores resultados. Compreender essas interações complexas ajudará a desenvolver tratamentos mais eficazes para melhorar a qualidade de vida das pessoas afetadas pela doença de Huntington.

Conclusão

Em resumo, a doença de Huntington leva a interações significativas nas áreas do cérebro responsáveis pelo movimento e aprendizagem. A pesquisa sublinha a importância da conectividade entre regiões do cérebro, particularmente entre o DLS e o DMS, para entender os desafios de movimento enfrentados por aqueles com DH.

A exploração contínua nessa área é vital para encontrar novas maneiras de abordar os déficits motores associados a essa condição debilitante. Estratégias de tratamento melhoradas podem surgir de uma compreensão mais profunda dos circuitos cerebrais e suas funções na regulação do movimento e da aprendizagem.

Fonte original

Título: Differential contribution of direct and indirect pathways from dorsolateral and dorsomedial striatum to motor symptoms in Huntington's disease mice

Resumo: The alterations in the basal ganglia circuitry associated with motor symptoms in Huntingtons Disease (HD) have been extensively investigated. Yet, the specific contribution of the direct and indirect striatal output pathways from the dorsolateral (DLS) and dorsomedial striatum (DMS) to the motor dysfunction is still not fully understood. Here, using the symptomatic R6/1 male mouse model of HD, strong functional connectivity alterations between DMS and DLS regions with the rest of brain were observed by fMRI, particularly pronounced in the DLS. Then, we systematically evaluated how the selective optogenetic stimulation of the direct and indirect pathways from DLS and DMS influences locomotion, exploratory behavior, and motor learning. In wild type (WT) mice, optogenetic stimulation of the direct pathway from DLS and the indirect pathway from DMS elicited subtle locomotor enhancements, while exploratory behavior remained unaltered. Additionally, stimulation of the indirect pathway from DLS improved the performance in the accelerated rotarod task. In contrast, in HD mice, optogenetic stimulation of the distinct striatal pathways did not modulate these behaviors. Overall, this study points to deficits in the integration of neuronal activity in HD mice, while it contributes to deeper understanding of the complexity of motor control by the diverse striatal subcircuits.

Autores: Mercè Masana, S. Conde-Berriozabal, L. Sitja-Roqueta, E. Garcia-Garcia, L. Garcia-Gilabert, A. Sancho-Balsells, S. Fernandez-Garcia, E. Rodriguez-Urgelles, A. Giralt, J. Lopez-Gil, E. Munoz-Moreno, A. Castane, G. Soria, M. J. Rodriguez, J. Alberch

Última atualização: 2024-06-13 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.12.597534

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.12.597534.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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