Neue Forschungsergebnisse mit Implikationen für die Behandlung der Parkinson-Krankheit legen nahe, dass, wenn wir uns bewegen wollen, unser gesamter Gehirnbedarf ein schneller Ausbruch von Dopamin ist.
Die Ergebnisse von Wissenschaftlern des Champalimaud-Zentrums für das Unbekannte in Portugal sowie der Columbia University in New York City, NY, hinterfragen die Vorstellung, dass das Gehirn für normale Bewegungen einen konstanten Dopamin-Spiegel benötigt.
Ein Bericht über die Studie, der in der Zeitschrift veröffentlicht wurde, beschreibt, wie die assoziierten Neuronen oder Nervenzellen unmittelbar vor Beginn der Bewegungen Spitzenwerte der Dopaminaktivität aufwiesen.
"Unser wichtigstes Ergebnis", so der erste Studienautor Dr. Joaquim Alves da Silva, Psychiater und Neurowissenschaftler aus dem Champalimaud Centre und der Nova Universität von Lissabon in Portugal, "haben wir zum ersten Mal gezeigt, dass die Veränderung in neurale Aktivität ist notwendig, um Bewegung zu fördern. "
"Und auch zum ersten Mal", fährt er fort, "haben wir gezeigt, dass der Dopamin-Peak, der der Initiation der Bewegung vorausgeht, nicht nur die Initiation reguliert, sondern auch die Bewegungskraft reguliert."
Der Tod von Dopaminzellen führt zu Parkinson
Die Parkinson-Krankheit ist eine fortschreitende Erkrankung, die sich entwickelt, wenn dopaminproduzierende Zellen in der Substantia nigra, einem Bereich des Gehirns, der die Bewegung steuert, absterben.
Dopamin ist ein Neurotransmitter oder ein chemischer Botenstoff, der Signale zwischen Neuronen trägt. Es ist mit einer Reihe von Gehirnfunktionen verbunden, einschließlich der Kontrolle von Bewegung und Verhalten, die mit Belohnung und Vergnügen verbunden ist.
Zu den Hauptsymptomen der Parkinson-Krankheit gehören Tremor, Steifheit, Langsamkeit der Bewegung sowie gestörte Koordination und Balance. Mit fortschreitenden Symptomen erschweren sie das Sprechen, Gehen, Ausführen alltäglicher Aufgaben und das eigenständige Leben.
Obwohl die Krankheit vor allem Menschen über 60 Jahren betrifft, werden etwa 4 Prozent der Parkinson-Fälle bei Personen unter 50 Jahren diagnostiziert.
Weltweit leben mehr als 10 Millionen Menschen mit Parkinson. In den Vereinigten Staaten, wo jedes Jahr etwa 60.000 Menschen mit Parkinson diagnostiziert werden, werden die Gesamtkosten der Krankheit auf 25 Milliarden Dollar pro Jahr geschätzt.
Es gibt derzeit keine Heilung für die Parkinson-Krankheit. Es gibt jedoch Medikamente, die die Symptome für viele Menschen erheblich lindern können, indem sie helfen, die abnehmende Versorgung des Gehirns mit Dopamin zu ergänzen und aufrechtzuerhalten.
Schwierigkeit ist Bewegungsinitiierung, Langsamkeit
Die neue Studie ist besonders wichtig, weil sie darauf hindeutet, dass es möglicherweise einen besseren Weg gibt, den Dopaminmangel zu korrigieren.
Dr. Alves da Silva erklärt, dass Personen mit Parkinson "kein globales motorisches Problem haben", sondern ein spezifisches. Unter den richtigen Umständen können sie komplexe motorische Aufgaben erfüllen. Zum Beispiel, wenn sie zum richtigen Zeitpunkt einen Stoß bekommen, können sie sogar Fahrrad fahren.
"Das Problem des Patienten", fügt er hinzu, "besteht in der Schwierigkeit, Bewegung und Langsamkeit der Bewegung auszulösen." Es war diese Beobachtung, die das Team dazu veranlasste, weiter zu forschen.
Für die neue Studie verwendeten die Forscher eine Technik namens Optogenetik, die Laserlicht verwendet, um die Neuronenaktivität in den Gehirnen von Mäusen schnell zu stimulieren.
Die Optogenetik ist eine relativ neue Technologie, die die "Landschaft der Neurowissenschaften" verändert, indem sie unser Verständnis darüber verbessert, wie bestimmte Schaltkreise in Gesundheit und Krankheit funktionieren.
Dr. Alves da Silva sagt, dass sie damit sicherstellten, dass sie nur Aktivität in den Dopamin-produzierenden Neuronen der Substantia Nigra der Mäuse aufzeichneten.
Burst der Dopaminneuronenaktivität
Die Wissenschaftler zeichneten auf, was in den Gehirnen der Mäuse geschah, als sie sich frei in einem offenen Raum bewegten. Mithilfe von Bewegungssensoren konnten sie feststellen, wann sich die Tiere in Bewegung setzten und die Aktivität der Dopamin produzierenden Zellen in der Zeit vor ihren Bewegungen bestimmen.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Aktivität der Dopamin-produzierenden Neuronen ihren Höhepunkt erreichte, kurz bevor die Mäuse eine bestimmte Bewegung begannen.
In einem anderen Experiment erlaubten sie den Mäusen, sich frei zu bewegen, außer dass sie die Aktivität ihrer Dopamin-produzierenden Neuronen manipulierten, indem sie den Laser verwendeten, um sie ein- und auszuschalten.
Mit Hilfe der Bewegungssensoren konnten sie dies wiederum mit dem Zeitpunkt verbinden, an dem sich die Mäuse bewegten und sich nicht bewegten.
Dr. Alves da Silva bemerkt, dass die Aktivierung der Dopamin-produzierenden Neuronen, wenn sich die Mäuse nicht bewegten, "für eine halbe Sekunde ausreichte, um Bewegung zu fördern – und mit mehr Kraft – als ohne die Aktivität dieser Neuronen."
Aber wenn sie die Neuronen aktivierten, wenn die Mäuse bereits in Bewegung waren, setzten die Tiere fort, wie sie waren – es gab keine Veränderung in der Bewegung oder ihrer Kraft, die sie durch Änderungen der Beschleunigung definierten.
Die Ergebnisse können auch den Link zur Motivation erklären
Die Forscher fanden dasselbe Ergebnis, als sie die Dopamin-produzierenden Neuronen mitten in einer fortlaufenden Bewegung abschalten – es gab keine Veränderung in der Bewegung oder ihrer Kraft.
"Diese Ergebnisse", erklärt Seniorautor Rui Costa, Professor für Neurowissenschaften und Neurologie, der an der Columbia University arbeitet, "zeigen, dass die Aktivität von Dopamin-Neuronen als Tor fungieren kann, um Bewegungen einzuleiten oder nicht."
"Sie erklären, warum Dopamin so wichtig für die Motivation ist und warum Dopaminmangel 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 die ganze Zeit, nicht nur, wenn wir uns bewegen wollen", sagt Prof. Dr.Costa fügt hinzu, dass die Langzeitanwendung des Medikaments auch zu Dyskinesie führt, einem Zustand, der durch unwillkürliche und unregelmäßige Bewegungen gekennzeichnet ist.
"Unsere Studie legt nahe, dass Strategien, die das Dopamin erhöhen würden, wenn es den Wunsch nach Bewegung gibt, besser funktionieren würden."
Prof. Rui Costa
