哈佛大学的科学家们利用一种经过遗传修饰的狂犬病毒来追踪研究大脑内的神经通路，这项研究有望未来能有一天给帕金森氏病以及成瘾性疾病带来新的治疗(希望和方法)。
正如6月7号发表于《神经元》(Neuron)杂志的一篇论文中所描述的那样，由分子和细胞生物学助理教授Naoshige Uchida领衔的一个研究小组利用狂犬病毒创造了有史以来第一次全面的输入列表，该输入列表直接连接了大脑内两个区域的多巴胺神经元，也即处理奖赏的腹侧被盖区(VTA)和运动控制的黑质区(SNc)。Uchida解释说：“你可能对连接体这方面比较熟悉了。我们研究的基本思想是想理解大脑的连接以及各种细胞类型(之间的联系)。在这种情况下，我们正在研究远射连接，也就是说，大脑的其他部分如何直接连接到多巴胺神经元。
多巴胺神经元被认为是处理奖赏过程和调节运动控制的重要神经元。Uchida接着补充道：“通过理解它们的信号输入，我们或许能够更好地理解这些多巴胺神经元是如何发挥其调节功能的，同时，反过来，也就是成瘾如何发生的，以及多巴胺神经元方面的问题是如何影响帕金森疾病和其他运动控制紊乱性疾病的。而且，由于此项研究提供给我们非常精确的定量数据，因此，在专门针对于这些疾病的病因方面，这也许会成为一项很有用的技术。”然而，创建神经元之间的连接通路图绝非简单的易事。
虽然腹侧被盖区(VTA)和黑质区(SNc)都是众所周知的多巴胺神经元富集区，但Uchida还是选择了这两个区域作为检测的目标，因为这两个区域的多巴胺神经元细胞是不同的。Uchida说：“一般来讲，我们想知道这里面的区别到底是什么，这也正是我们为什么比较这两种结构输入方式的不同。基于其他神经元是如何连接在一起的，我们可以开始试着解释为什么大脑的这两个区域在做不同的事情。”然而，挑战之处在于多巴胺神经元和其它几种类型的细胞拥挤于相对狭小的区域内。为了确保只观察到多巴胺神经元，研究人员将目光转向于一种更典型的破坏神经元的有机体——狂犬病毒。然而，研究人员在利用狂犬病毒感染基因工程小鼠前，他们首先给小鼠注射了一对“辅助”病毒。第一种病毒使多巴胺神经元产生受体蛋白，这也意味着狂犬病毒只能感染多巴胺神经元，第二种病毒通过修复狂犬病毒使它能从一个神经元跳跃感染到另一个多巴胺神经元。而后，研究人员再利用一种已经经过基因修饰且能够产生荧光蛋白的狂犬病毒感染小鼠，这样研究者就能追踪这种“绑定”了多巴胺神经元的病毒，而后再跳跃感染与这些神经元直接联系的其他神经元。
正如小鼠大脑成像描述的多巴胺神经元之间具有丰富的连接一样，研究结果显示：许多脑区，包括一些之前未知的区域，都与多巴胺神经元有连接。Uchida说：“我们发现了一些新的连接通路，同时我们也发现一些之前我们怀疑一些连接的存在，但是对于这些连接没有得到很好的理解。比如，我们发现运动皮层于黑质区(SNc)之间存在的连接，这可能于黑质区多巴胺神经元在运动控制方面所起的作用有关。”他继续解释道：“尽管其他连接更加吸引人，但我们我们发现丘脑下核团会优先于黑质区的神经元形成连接，这一发现尤为重要，因为那个区域是帕金森疾病治疗时经常实施大脑深部电刺激术(DBS)的靶点部位。”
深部脑刺激术(DBS)是将一种称为大脑起搏器的装置植入到患者脑内，常备用于帕金森疾病和其他多种疾病的治疗。植入脑内的设备会发射电脉冲到大脑的特定区域，从而有助于缓解疾病症状。Uchida说：“为什么深部脑刺激会起效，其具体作用机制一直不甚完全清楚。过去曾经有推测认为深部脑刺激可能是通过抑制丘脑下核团的神经元而起效的，但我们的研究结果提示那些神经元实际上是直接与黑质区的多巴胺神经元连接在一起的，而DBS激活了那些神经元。我不认为这能解释清楚为什么DBS有效的全部机制，但是这可能是复杂机制中的一部分。”Uchida补充道：“这项研究工作同时也为我们研究其他大脑区域提供了可能的连接图，因此现在我们可以将那些区域定位靶部位，并记录它们。这会成为迈出未来研究的关键一步。”
