共济失调&小脑功能

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共济失调&小脑功能

共济失调是指运动缺乏协调性,或者更具体地说:肌肉运动不协调的神经学症状.它可能有多种原因,是一系列疾病的症状。

为了研究共济失调和相关的运动障碍,从神经元途径到可能的治疗,使用了几种动物模型和一系列标准化测试。

测试共济失调和小脑功能

不同形式的共济失调

  • 小脑性共济失调

    小脑负责精细的运动协调和运动计划。它集成了多模态神经信息,以确保您顺利移动,并及时响应和调整您的动作。假设你在黑暗中穿过客厅,看不到阴影中隐藏的盒子,幸运的是你很快恢复了过来,调整了脚步,避免了一跤。谢谢你,小脑。

    如果小脑受损或受到其他影响,可能会出现某种形式的共济失调(见上文)。到底哪里出了问题取决于小脑的哪个部分受到了影响。当前庭小脑(絮凝结节叶)受到影响时,表现为眼球运动的平衡和控制问题。

    脊髓小脑(蚓部和旁小脑)功能障碍导致人们走得太宽,步伐不平衡,就像喝醉了一样。脑小脑(大脑半球的侧面部分)负责精确的计时和运动计划,所以当那里出现问题时,就会导致颤抖、书写不平衡、说话含糊不清、无法快速改变动作、运动不足或过度等等。

  • 感觉性共济失调

    共济失调常与小脑在美国,也有来自其他地方的共济失调的原因。在感觉共济失调中,由于感觉输入不足,可能会出现协调性缺乏,例如当患者闭上眼睛,无法看到自己在走路时移动双腿。大多数人在这种情况下仍然能够保持平衡;对于患者来说,当视觉刺激不再存在时,突然缺乏感官输入会导致协调性和平衡性差。

  • 弗里德希氏共济失调

    弗里德赖希的共济失调是一种遗传性疾病,神经系统的损害会逐渐加重。在这些患者中,脊髓中的神经元退化,特别是那些与小脑连接的手臂和腿部运动所必需的神经元。除了步态障碍,这些患者还可能患有心脏病等疾病,但认知功能通常不受影响。

共济失调会以不同的方式影响身体和行为:

  • Hemiataxia-只在身体的一侧
  • 共济失调-一种轻微的形式,导致肢体运动抖动和步态不稳
  • 衰弱-全身肌肉无力
  • Dyschronometria-扭曲的时间感知
  • 构音障碍-言语障碍
  • 吞咽困难-吞咽困难
  • 张力减退-低肌肉张力
  • 测距不准-射击不足或射击过度的动作
  • Dysdiadochokinesia-快速交替动作的能力受损


共济失调的原因

共济失调可能有许多不同的原因。局部病变,如中风或脑瘤,可引起共济失调。共济失调的类型取决于病变在中枢神经系统中的位置。代谢性共济失调是由酒精和某些药物等物质引起的。辐射中毒,甲状腺功能减退,甚至维生素E和B缺乏也是已知的共济失调的原因。

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药物治疗

没有治疗共济失调的方法。在某些情况下,例如,当共济失调是由维生素E缺乏引起时,治疗可以针对潜在的问题。但在大多数情况下,共济失调的治疗多以药物、物理治疗、言语治疗等缓解症状为目的。虽然使用了多种药物,但由于患有中枢神经系统疾病,共济失调患者对药物更敏感。



目前感兴趣的疾病和治疗

为了能够为共济失调患者提供更高的生活质量,几个研究小组致力于研究遗传背景、详细的神经通路、可能的治疗方法和可能导致、增加或减轻症状的药物等。共济失调是帕金森病(PD)的常见问题,阿尔茨海默病患者也有共济失调问题。事实上,早发性阿尔茨海默病(AD)患者中有很大一部分患有共济失调。自闭症谱系障碍(ASD)和注意力缺陷多动障碍(ADHD)患者的运动技能也会受到影响。

  • 早发性阿尔茨海默病

    Diego Sepulveda-Falla和他的同事参与了一项被媒体称为开创性研究的研究。他们与来自哥伦比亚安蒂奥基亚地区的早发性家族性阿尔茨海默病(FAD)患病率较高的25个家庭一起进行了研究。以前人们认为基因突变导致斑块,进而导致阿尔茨海默氏症症状,这项研究表明,突变通过小脑的不同机制导致这些患者的共济失调(阅读更多)在这篇博文中).

  • 帕金森症

    帕金森病和帕金森症会导致中脑特定部位(黑质)的细胞死亡,从而影响运动系统。因此,帕金森患者经常出现共济失调。

  • 健忘

    科萨科夫综合征是共济失调的原因之一,经常在大鼠和小鼠模型中进行研究。长期过度饮酒加上营养不良会导致患者缺乏维生素B(硫胺素),这主要导致记忆问题,但也会扰乱平衡和运动控制。

  • 维生素E

    维生素E具有神经保护作用,当身体不能从饮食中充分利用维生素E时,缺乏维生素E会导致共济失调等神经问题。这被称为AVED(维生素E缺乏的共济失调)。实验室和临床研究都调查了终身高剂量维生素E的影响,一些报告说它可能在一定程度上逆转共济失调。例如,本研究表明α -生育酚(维生素E的一种形式)几乎完全阻止了α - ttp敲除AVED小鼠模型神经症状的发展。



共济失调和运动障碍的啮齿动物模型和试验

为了研究共济失调和相关的运动障碍,从神经元途径到可能的治疗,使用了几种动物模型和一系列标准化测试。著名的例子包括旋转器,(旋转)梁行走测试,跑步机和完整的步态分析系统,如CatWalk XT。最近,一种专门用于测试小脑功能的新系统(ErasmusLadder)上市了。由于自由适应的协议,它是有用的测量广泛的运动能力,包括共济失调。首先,让我们仔细看看这些其他方法。

  • 梁行走

    梁行走测试是不言自明的。它包括让老鼠穿过一束狭窄的光束,逃离一个不那么明亮的平台,进入一个漂亮而黑暗的目标盒。这个测试是平衡和协调的测试。这是相对简单和相当敏感,但不适合严重共济失调的动物,因为他们不能走梁。它也完全是手动完成的,行为测量可能相当主观。

  • Rotarod

    旋转杆,顾名思义,是一个旋转杆。小鼠或大鼠能够停留在杆子上的时间长度被用作平衡和协调的衡量标准。这是一个有用的和经过良好验证的测试,但再次,自动化这个测试的选项是有限的,因为运动学习不能以敏感的方式进行研究。像梁行走测试一样,这个测试不能在严重共济失调的动物身上进行。

  • 跑步机

    就像在健身房一样,啮齿动物研究的跑步机是可调节速度的跑步带,有时甚至是可调节的斜坡。跑步机用于研究运动控制(运动),但一般也用于研究肌肉系统。跑步机迫使动物以一定的速度行走。虽然这消除了速度作为一个变量,但它也引发了不自然的步态,这可能是某些研究的一个问题。此外,跑步机造成视觉差异,动物在移动,但环境保持不变。运动过程中的视觉输入很重要,因此在这些实验中可能需要补偿或矫正视力。

  • 走猫步XT

    你还记得研究步态的老方法吗?有了这个,你把动物的脚浸在墨水里,让它们在一张纸上跑,然后用钢笔和尺子测量打印的大小、步长等。科技给我们带来了更好的方式,使用CatWalk XT。原则上,该系统基于相同的方法:记录啮齿动物直线行走时的脚印。但有了CatWalk XT,一切都是自动化的,更多的信息引起了研究人员的注意。照明足迹技术记录了动物主动穿过黑暗走廊时的动态足迹。然后,这些脚印在CatWalk XT软件中进行处理,并根据脚印大小、脚印和脚印之间的距离和时间等计算出一些统计数据。这样可以进行简单、无压力的测试。欲了解更多信息,点击这里

    例如,Elisavet Kyriakou和她的同事使用了CatWalk XT目的:探讨协调障碍和共济失调大鼠模型的运动功能。他们发现静态和动态参数的差异,他们能够获得有关CatWalk XT干预、治疗或损伤的影响的有用见解。

    t台XT脚印新脚老鼠
  • ErasmusLadder

    虽然CatWalk XT为研究步态和运动提供了很多选择,但研究运动学习和小脑的特定功能需要更具体的测试。为此,我们提出ErasmusLadder这个新测试是在荷兰鹿特丹的伊拉斯谟MC (Erasmus MC)教授博士Chris De Zeeuw的实验室里开发的。

    ErasmusLadder任务允许对小脑运动性能和学习进行特定测试。一个有高低梯级的水平梯子连接着两个目标箱。由于每个梯级都是触摸敏感的,因此可以测量老鼠的行走模式,随着时间的推移,老鼠很容易学会有效地穿越梯子——只使用或主要使用较高的梯级,而且经常一次跳过多个梯级。

    在第二阶段,小脑功能可以通过障碍物进行专门测试(通过音调宣布);小脑功能正常的动物在听到声音时学会快速反应和预测障碍物。此外,通过测量在盒子里和在梯子上的时间,还可以研究一般的认知功能,如恐惧、注意力和动机。

    与其他方法相比,这种高灵敏度的测试的最大优势是,即使是最共济失调的小鼠也可以进行。事实上,它对共济失调的老鼠来说足够容易穿越,对野生类型的老鼠来说也具有足够的挑战性。所有的动物都能过河,但在开始时会犯一些错误(比如在较低的梯级上失足)。ErasmusLadder也是完全自动化的,这使得它成为一种客观、简单和有效的测试方法。

    此外,对小脑功能的其他特定测试也很少。其他例子包括著名的巴甫洛夫眨眼试验和前庭-眼反射适应试验,但这些试验需要手术,而且通量非常低。



纵向研究

由于ErasmusLadder的非侵入性方案是可调的,因此该测试适用于研究一系列运动性能问题,包括几种共济失调。它也非常适合纵向研究。这是一个非常可靠的测试,意味着在较长一段时间内测试小鼠,经历多次治疗或随着时间的推移经历衰老的影响,提供了关于痛苦、治疗、恢复和衰老对运动性能和运动学习的影响的高质量数据。



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