Huntington’s disease research news.

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清楚地思考亨廷顿病 (HD) 的最早症状以及哪些大脑区域控制着它们

亨廷顿病影响的大脑结构比我们想象的要多:新研究拓宽了我们对亨廷顿病最早迹象的理解

翻译 Xi Cao

认知缺陷,即思维清晰度困难,通常在亨廷顿病 (HD) 的传统临床诊断之前很久就出现。尽管许多人认为最早的认知缺陷是由纹状体损伤引起的——纹状体是大脑深处的一个结构,已知在亨廷顿病中受到严重影响——但最近的证据表明,这种说法可能未能完全描绘出亨廷顿病患者大脑在疾病早期阶段发生的广泛变化。

重新思考亨廷顿病的症状

亨廷顿病 (HD) 最常通过亨廷顿舞蹈症的出现来识别,这是一种以不自主的“抽搐”或“烦躁不安”动作为特征的运动障碍。然而,熟悉这种疾病的人都知道,运动症状只是更大图景的一部分;亨廷顿病患者在情绪状态以及情绪和情感障碍方面也面临困难。随着时间的推移,他们的思维清晰度也越来越困难。
这些“认知缺陷”可能比运动症状的出现早达 20 年,尽管它们最常出现在疾病临床诊断前的 10 年内。亨廷顿病患者及其家人将认知缺陷描述为该疾病最难克服的方面,并认为它们总体上比运动症状更具负担。鉴于这些情况,如果我们要开发改善这些症状的新疗法,研究人员必须对亨廷顿病中的认知缺陷给予应有的关注。

“程序性学习”是指我们无需过多思考即可完成日常任务的过程,例如系鞋带、刷牙或开车
“程序性学习”是指我们无需过多思考即可完成日常任务的过程,例如系鞋带、刷牙或开车

认知及其控制脑结构

“认知”一词可能有些令人难以理解,仅仅因为它描述了大量的心理过程。简单来说,认知是一个人的思考能力。在亨廷顿病中,“认知缺陷”可以描述从学习和保留新信息,到管理日常生活活动,再到沟通、做决定或记忆事物等任何方面的困难。

总体而言,研究亨廷顿病患者认知的研究人员认为,最早的缺陷是由于纹状体损伤造成的——纹状体是大脑深处的一个结构。纹状体是亨廷顿病中最早且受影响最严重的大脑结构之一,许多在运动症状出现之前(称为亨廷顿病的前期阶段)出现的问题都已知依赖于其功能。这些问题可能包括推理、规划和保持注意力方面的困难,以及“程序性学习”方面的缺陷,程序性学习是指我们无需过多思考即可完成日常任务的过程,例如系鞋带、刷牙或开车。

随着时间的推移,随着亨廷顿病的进展和运动症状的出现(称为亨廷顿病的显性阶段),学习和记忆回忆方面更广泛的缺陷变得明显。许多研究人员认为这些问题是由纹状体持续损伤以及神经退行性变(尽管程度较轻)逐渐扩散到大脑的其他结构(包括海马体)引起的,海马体是一个已知对学习、记忆和空间导航很重要的区域。

这是一个合理的假设,因为亨廷顿病患者的海马体损伤通常与纹状体相比非常轻微。到目前为止,与海马体相关的认知过程,如空间记忆,在亨廷顿病患者中直到疾病后期才出现问题。但动物模型的线索告诉我们,海马体损伤可能比我们想象的更早发生。小鼠的海马体缺陷通过一项名为莫里斯水迷宫的测试来测量。当然,小鼠是一回事,但这种关系在亨廷顿病患者中更难研究。

为了探究海马体损伤是否以及何时导致亨廷顿病患者出现症状,剑桥大学 Roger Barker 博士领导的一个研究小组从莫里斯水迷宫中获得了灵感。在他们的研究中,Barker 及其同事将参与者分为三组:症状前亨廷顿病患者、早期症状性亨廷顿病患者和非亨廷顿病患者,并对他们的空间记忆进行了测试。

多重记忆系统与莫里斯水迷宫

“即使在亨廷顿病显性阶段的最早期,当运动症状才刚刚开始出现时,也有可能测量出海马体损伤的明显迹象。”

想象一下,你搬到了一个全新的城市,那里在每个主要方向都有非常独特且视觉上鲜明的地标:西边是大海,北边是高耸的摩天大楼,东边是山脉,南边是森林。
现在想象一下,你在城镇南端租了一套全新的公寓,并即将开始一份位于城市东北部的新工作。在这个陌生新地方,你最初几次上班时,很可能会利用地标来指引方向。你可能会发现,要到达那里,你需要朝摩天大楼方向走三个街区,然后右转再朝山脉方向走两个街区。

随着时间的推移,你每天上班,你所走的路线将成为你“肌肉记忆”的一部分,你将越来越少地依赖视觉地标来指引方向。事实上,即使地标不再可见,你仍然能够成功上班——你只需相对于你的公寓向北走几个街区,向东走几个街区即可到达正确位置。正如我们之前提到的,这被称为程序性记忆,我们知道,由于纹状体损伤,程序性记忆在亨廷顿病进展的早期就会受到影响。

现在想象一下,一次虫害迫使你搬离公寓,使得你需要在事情解决期间在朋友家住几天。你有三个朋友同意让你住一晚,并且每个朋友都住在城镇的不同方向。当你从朋友的公寓出发去上班时,你习惯于从自己公寓出发所依赖的“程序性”策略将不再奏效,因为你从一个不熟悉的地方出发——沿着通常的向北三个街区和向东两个街区会让你离工作地点越来越远,而不是靠近。相反,你被迫再次依赖地标,但你知道,只要你朝着摩天大楼和山脉之间的某个位置前进,你最终会到达正确地点。

这被称为空间记忆,我们知道它依赖于海马体,因为大脑这一结构受损的人在执行这类任务时会遇到困难,而他们在程序性学习的衡量指标上表现相对较好。它也是我们常用于测量啮齿动物海马体缺陷的莫里斯水迷宫实验的基础。在莫里斯水迷宫中,动物通过一系列试验被训练去寻找位于水池中固定位置的逃生平台。大鼠或小鼠被随机放置在迷宫中,必须利用房间周围的视觉地标来记住逃生平台的位置。当涉及到亨廷顿病患者时,Barker 博士及其同事创建了一个迷宫的数字版本,参与者通过电脑显示器和视频游戏操纵杆被训练“游”向隐藏平台。

正如您所料,那些最难学会逃生平台位置的是早期显性亨廷顿病患者。他们在“探测试验”中也遇到了最大的麻烦,该试验通过完全移除逃生平台并测量参与者在平台应有位置花费的时间来巧妙地衡量回忆能力。这意味着,即使在亨廷顿病显性阶段的最早期,当运动症状才刚刚开始出现时,也有可能测量出海马体损伤的明显迹象。

尽管虚拟水迷宫可能是最有趣的任务,但 Barker 及其团队通过多项其他测试对结果进行了双重核查,以确保他们观察到的与海马体相关的差异并非由于动机下降或运动能力等其他因素造成。

我们同时使用空间记忆和程序性学习来导航我们的周围环境
我们同时使用空间记忆和程序性学习来导航我们的周围环境

了解亨廷顿病症状的更全面情况

Barker 博士及其团队的发现可以补充越来越多的证据,表明亨廷顿病症状是由整个大脑和身体的变化引起的,而不仅仅是纹状体。尽管已经指出海马体受到的损伤比纹状体少,但海马体损伤可能比最初认为的更大程度地促成疾病进展,并更早出现。这意味着,如果研究人员想找到改善许多亨廷顿病患者所面临的认知症状的治疗方法,他们可能需要研究的范围不仅仅是纹状体。现在他们知道该往哪里寻找了。

了解更多

这是西华盛顿大学新 HDBuzz 作者 Shawn Minnig 的一篇客座文章。

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