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Guillermo Gonzalez-Burgos,肯尼斯·n·鱼,大卫·a·刘易斯, ”GABA神经元的改变,皮质电路功能障碍和精神分裂症的认知缺陷”,神经可塑性, 卷。2011年, 文章的ID723184年, 24 页面, 2011年。 https://doi.org/10.1155/2011/723184
GABA神经元的改变,皮质电路功能障碍和精神分裂症的认知缺陷
文摘
精神分裂症是一种大脑功能紊乱与认知障碍,严重影响患者的日常运作的能力。而我们对它的理解病理生理学是有限的,后期的研究表明,精神分裂症与赤字GABA-mediated突触传递。GABA-mediated传输的主要作用可能产生同步网络振荡目前假设为正常的认知功能是必不可少的。因此,认知障碍在精神分裂症可能源于GABA突触功能障碍,干扰神经同步。在这里,我们强调最近的研究进一步表明改变GABA的传播和网络振荡在精神分裂症。我们还审查当前模型GABA-mediated同步机制的神经活动,关注parvalbumin-positive GABA神经元,在精神分裂症和改变它的功能已经与生产密切相关的神经同步。改变GABA信号影响伽马振荡和,因此,认知功能建议新型治疗干预路径。
1。介绍
精神分裂症是一种严重的大脑紊乱,折磨0.5 - -1%的世界人口,通常是在青春期或成年早期诊断出来。疾病表现为干扰在感知、注意、意志、推理思维,语言的流畅性和生产,导致实质性的损伤识别和情感的表达在社会和职业功能。许多受影响的个人患有抑郁共病,心血管疾病的风险增加,和过度的尼古丁,酒精和大麻的使用。
三个主要领域定义精神分裂症的症状。第一个域是积极或精神病症状,包括错觉、错误信念坚定面对相互矛盾的证据;知觉障碍和幻觉,这可能发生在任何感觉形态,但最常见的听觉和有经验的幻听的症状不同于自己的思想;异常的形式认为通常表现为松散的关联,over-inclusiveness,和/或新词;异常心理运动活动,通常表现为行为严重紊乱,故作姿态,和/或紧张症。阴性症状包括无社会性(撤军或隔离从家人和朋友),方案(受损的倡议,动机,和决策),失语症(贫困或内容的言论),和快感缺乏(减少体验快乐的能力)。症状的第三类包含许多认知异常如干扰有选择性注意、工作记忆、执行控制、情景记忆,语言理解和社会情感处理。
虽然阳性症状通常呈现最引人注目的精神分裂症的临床特征,似乎在认知障碍疾病的核心特性存在精神病发作之前,是最好的预测对精神分裂症患者的长期功能结果(1]。因此,功能恢复(例如,复苏的能力来维持就业)很大程度上依赖于改善认知障碍。
虽然精神分裂症最初是在100多年前,我们仍然有一个有限的理解其病理生理学。此外,我们缺乏有效的工具,它的治疗和预防。例如,多中心,长期临床抗精神病药物试验干预有效性的项目最近发现新的非典型抗精神病药物并不比老更有效治疗精神病典型抗精神病药物和显示小有利于改善认知症状(2,3]。这些发现强调了需要开发新颖的治疗干预对精神分裂症4,5]。
如果精神分裂症患者的功能恢复取决于改善认知缺陷,然后理解正常的神经基础障碍在精神分裂症的认知操作开发新疗法是至关重要的。有趣的是,一些从尸检发现大脑研究表明,精神分裂症与赤字GABA-mediated突触传递(6]。此外,从细胞和系统当前的假设神经生理学表明GABA-mediated传输的主要作用是产生神经网络同步振荡(7,8),通过促进内部信息的加工和流动和大脑区域之间可能是必不可少的正常认知功能(9]。这里我们回顾收敛精神分裂症的研究结果,细胞神经生理学和认知神经科学支持精神分裂症认知功能的假设赤字源于GABA-mediated突触抑制功能障碍,扰乱神经同步振荡。
综述最近的证据进一步表明主题与精神分裂症认知功能障碍与改变有关伽马振荡的频带(30 - 80 Hz),期间通常诱导任务进行认知(10]。此外,它回顾了细胞和分子机制参与GABA-mediated突触传递和GABA-mediated抑制的机制可能在大脑皮层神经活动同步电路,关注小清蛋白的作用——(PV)积极GABA神经元,它的功能已经越来越多的与生产同步伽马振荡。此外,数据的产后发展光伏GABA神经元和突触连接和基因产物参与的发展轨迹GABA-mediated突触抑制了。最后,最近的研究进一步表明精神分裂症与改变GABA-mediated突触传递,特别是,但不仅限于,从PV神经元突出显示。改变GABA信号在精神分裂症认知功能损害伽马振荡,因此建议治疗干预的潜在路径。
2。精神分裂症的神经同步和CognitiveFunction发生改变
精神分裂症与赤字行为任务评估感知和认知过程10,11]。许多这样的任务通常增加同步振荡活动的脑电图(EEG)来衡量,这样的增加同步改变在主题与精神分裂症11,12]。例如,gamma-band同步任务期间,要求视觉完形感知在精神分裂症患者(减毒13]。精神分裂症的核心认知缺陷之一是工作记忆的功能,一个系统记住信息和操作在执行复杂任务(14]。伽马振荡活动(30 - 80 Hz)在正常工作记忆可能发挥重要作用,鉴于伽玛乐队同步增加而增加工作记忆负载(15,16]。在精神分裂症患者,工作记忆缺陷伴有皮质振荡模式改变的活动(11),因为精神分裂症患者实际上未能增强γ活动增加工作记忆负载(16),显示整体伽玛乐队能力增强在工作记忆(16,17]。主题与精神分裂症也减少振荡在各频段在特定阶段的工作记忆过程中,包括编码,维护和检索(18]。
认知功能,包括工作记忆,其中牵扯到一个相互关联的大脑区域网络,其中许多节目结构和功能异常在精神分裂症19]。前额叶皮层(PFC)广泛互联皮质和皮质下区域,被认为施加自上而下的控制流的大脑区域之间的神经活动提供认知控制,协调与表征传入的感觉和运动信息的内部目标和规则来选择一个context-appropriate行为反应(20.]。主题与精神分裂症有显著的赤字在认知控制10在PFC)和减毒伽马振荡(认知控制任务21]。认知控制好相关放射性,但不是θ活动,减少额叶皮层的首发精神分裂症患者独立的药物地位,暗示赤字相关疾病过程与药物副作用或长期患病的后果22]。有趣的是,一些研究报道伽马振荡之间的正相关和幻觉症状评分在精神分裂症23,24),这表明幻听的倾向与增加趋势进入振荡状态同步(24]。还有待决定是否降低γ活动与认知障碍和伽马活动之间的正相关和精神病症状是由于不同的潜在机制,礼仪引发γ或群主题。
证据所显示多行,如果改变神经同步基础认知障碍在精神分裂症,然后理解神经机制通常在皮层参与生产同步振荡电路开发新的治疗干预是至关重要的。而提出了几种机制,生产节奏通过GABA-mediated抑制目前领先的候选人的机制,是在下面。
3所示。GABA-Mediated快突触传递的基本机制
根据定义,GABA神经元有能力合成GABA谷氨酸通过酶活性的谷氨酸脱羧酶(GAD),因为有两种基因产物的分子量不同,GAD65和GAD6725]。而迦得亚型不同的属性,其具体功能角色不完全理解25]。有趣的是,GAD65和GAD67差异表达gaba ergic终端细胞特定类型的方式(见下文)。
GAD-mediated GABA合成发生在细胞溶质,GABA运送到突触囊泡的水泡GABA运输车vGAT(图1)。动作电位后不久到达神经终端,水泡GABA释放有一定概率触发和Ca2 +端依赖的方式。在PV神经元终端,PV可能作为Ca2 +缓冲区将剩余Ca2 +后激活的Ca2 +传感器触发水泡GABA释放。皮质GABA神经元突触连接从到目前为止研究,发布synaptically GABA的影响由GABA介导一个(GABA受体一个Rs), GABA的突触后反应是废除了一个R拮抗剂在海马体(26- - - - - -33和大脑皮层34- - - - - -41]。相比之下,伽马氨基丁酸BGABA受体调节突触后的影响只在连接neurogliaform GABA神经元的细胞亚型(42]。
突触后GABA一个Rs是heteropentamers来自7个不同的亚基组成的家庭(α1 - 6,β1 - 3,γ1 - 3,δ,ε,θ,ρ1 - 3)通常结合后2α:2β:γ化学计量组成GABA-activated氯通道(43,44]。重要的是,GABA的亚基组成一个R复杂决定了它的许多功能性质。例如,GABA-activated氯电流产生的α1 subunit-containing GABA一个Rs (α1-GABA一个Rs)衰变动力学速度远远快于电流通过GABA介导一个Rs包含其他α子单元(43]。
亚基组成也决定重要的GABA的药理性质一个苯二氮卓类绑定到GABA Rs一个通过结合位点Rs本地化之间的接口α和γ子单元(45,46),可以调节GABA(加强或减少)一个R的函数在一个αsubunit-selective方式(47]。例如,唑吡坦增强GABA效果优先α1-GABA一个Rs,而α3 ia和α5 ia化合物反兴奋剂优先α3-GABA一个Rs和α5-GABA一个Rs,分别47]。其他药物,包括TPA023(也叫MK0777), TPA023B TPA123, TPA003类似的亲和力α1 -,α2 -,α3 -,α5-GABA一个Rs但可能缺乏在某些GABA药理作用一个R亚型。特别是,TPA023部分激动剂α2,α3-GABA一个Rs但没有受体激动剂功效α1,α5-GABA一个Rs (48]。
离子电流的大小和方向流经伽马氨基丁酸一个Rs取决于其驱动力或区别其电化学平衡电势()和静止膜电位(在质膜室GABA的地方一个Rs位于(49]。因为伽马氨基丁酸一个R通道主要是渗透氯,接近氯平衡电势(),因此取决于sodium-potassium-chloride转运蛋白1 (NKCC1)和性2 (KCC2),分别通过氯吸收和挤压(43]。重要的是,GABA以来活跃一个R电导倾向于“夹”的膜电位(49),如果是负相对于,伽马氨基丁酸一个R电流超极化,而如果是积极的,伽马氨基丁酸一个R电流产生去极化。通常,是负的,,然而,在某些类型的细胞或亚细胞的隔间(一般而言,在大脑发育早期)(43]。
GABA是否一个R电导抑制或兴奋性的影响取决于之间的关系和动作电位放电电压阈值(),它总是去极化的相对。当氯电流超极化,明显抑制,因为它转移膜电位远离发射阈值,从而减少射击的概率。相反,如果、氯电流是兴奋,因为它会去偏光膜上面。然而,如果,伽马氨基丁酸一个R电导抑制是因为,尽管GABA分流的活跃一个R电导使膜电位低于发射阈值。重要的是,伽马氨基丁酸一个R-mediated输入下面去偏光膜可以有双重时间抑制/兴奋性的影响。最初,GABA的时候一个R电导是活跃的,突触输入的净效应是抑制由于分流效应(50]。然而,去极化的突触后电位比GABA的持续时间一个R电导,从而增加一旦GABA射击概率一个R电导衰减(50]。重要的是,去极化的GABA一个压敏电阻器Na R-mediated突触后电位可能会被放大+电流局部perisomatically,可能在初始段的轴突51,52),提升其兴奋性的影响。GABA的抑制和兴奋性的影响一个R电导可能是动态的,因为和受调制和随时间变化的。此外,可能不同类型的细胞和亚细胞车厢之间,这取决于NKCC1 / KCC2活动率(43]。
已经普遍认为细胞外GABA的质膜转运蛋白可能有助于终止GABA的突触效应,从而抑制突触后电流的持续时间(IPSC)。在中枢神经系统,GABA摄取主要由等离子体膜GABA介导转运体1 (GAT1)把GABA神经元和神经胶质膜(图1)。有趣的是,最近的实验表明,GAT1不控制GABA的时间进程一个R-mediated万能,因为万能的时间生产单突触不受药物影响抑制GAT1,也不是在GAT1基因敲除小鼠(53- - - - - -56]。发现GAT1不控制IPSC持续时间也可能被解释成GAT1 extrasynaptic本地化为主(57- - - - - -62年)和慢GAT1-mediated GABA易位率(63年,64年相比快速GABA)一个R由突触激活GABA (43]。其他实验表明,GAT1的主要作用是防止intersynaptic GABA溢出(53,56),(例如,GABA的意想不到的激活一个Rs在给定的突触GABA在相邻的突触释放)。四个不同的GABA转运蛋白克隆:GAT1, GAT2, GAT3, BGT1 [65年];因此,它是可能的,一些GABA GAT1转运蛋白不同属性符合uptake-mediated控制的IPSC持续时间。然而,GAT2只是发现在早期大脑发育和BGT1不是丰富的大脑65年]。GAT3主要是局部神经胶质,GAT3封锁的影响表明,类似于GAT1, GAT3的主要作用是减少GABA溢出的影响(66年]。
4所示。GABA的机制一个R-Mediated-Gamma——带同步
GABA的机制一个R-mediated抑制突触后细胞活性同步可能详细回顾了之前(7,8,67年,68年]。图2展示了一组锥体神经元的异步响应兴奋性输入,接收一些常见GABA一个R-mediated超极化抑制。如果这样GABA-mediated超极化输入足够强劲,则会抑制突触后神经元一起在一个特定的时间窗口,伽马氨基丁酸一个R抑制作用衰变,逃离抑制恢复发射近在同步(图2)。这样postinhibition同步飙升single-GABA锥体细胞可以引起的神经元(28),容易产生同步在大量的神经元计算网络模型(7,67年]。因此,post-inhibition同步飙升是一个强有力的候选人神经同步的生产机制。选择同步机制,不审查,涉及缝隙连接连接锥体细胞轴突(8)或嘈杂但相关输入(69年]。
重要的是,神经元同步通常被观察到在情节的节奏/振荡网络活动,尤其是与认知任务(70年,71年]。因此,通过GABA电路同步振荡的机制一个R-mediated抑制必须包括有节奏的解雇和火车中间神经元突触后靶细胞的细胞则。作为多个子类GABA神经元的存在(72年),一个关键问题是特定亚型是否参与同步振荡的机制。同步振荡发生在不同的频段70年),包括θ(~4到10 Hz),β(~15 - 30 Hz)和γ(~30 - 80赫兹)。振荡的频段是否取决于伽马氨基丁酸一个R-mediated抑制,如果是这样,在特定的GABA神经元亚型仍然是一个问题的调查(73年]。在这里,我们专注于模型伽马振荡的机制,这通常诱导似乎在认知任务和精神分裂症患者的皮层受损。
GABA的同步一个图中描述的R-mediated机制2需要足够强大的GABA突触激活GABA相对较大一个通过抑制电导输入附近局部动作电位的起始。锥体细胞的动作电位通常引发附近的轴突初始段(AIS),最接近的轴突间soma (74年]。因此,抑制输入到perisomatic膜室(soma,近端树突和AIS)产生更强的抑制比输入到远端树突(75年,76年),这表明perisomatic-targeting GABA神经元可能是至关重要的是参与生产同步振荡。三个主要亚型perisomatic-targeting GABA神经元的存在在大脑皮层和海马,即parvalbumin-positive cholecystokinin-positive篮子细胞(PVBCs和CCKBCs)和PV-positive吊灯细胞(PVChCs)。PVBCs和CCKBCs刺激活动在soma锥体细胞和近端树突(图3),而PVChCs突触专门在AIS(图3)。因为一个突触GABA一个R电导具有较强的抑制作用最接近的是本地化的峰值启动(50),PVChC输入到AIS预计有最强的抑制能力。
(一)
(b)
令人惊讶的是,最近的一些研究表明,从PVChCs实际上是兴奋性突触输入,因为刺激PVChCs频繁启动的突触后峰值通过GABA锥体细胞一个R激活(40]。此外,电子显微镜的研究支持这一观点,PVChC兴奋性输入,显示非常低水平的KCC2 AIS soma相比或树突(40,77年]。从氯化KCC2伸出,AIS水平较低的KCC2将产生更积极去极化的GABA,导致一个R电流(图3)[43]。事实上,在成对录音使用实验条件保持生理胞内氯离子浓度,PVChC输入去偏光突触后锥体神经元(40,78年),而在相同的实验条件PVBC输入超极化(40,78年),符合更高水平的KCC2体细胞膜的转运蛋白(40,77年]。实验GABA在GABA的释放一个Rs在特定膜隔间同样表现出更多的去极化的在soma和树突(AIS与79年]。
一个兴奋的去极化GABA一个由PVChCs R-mediated输入不符合他们参与inhibition-based同步。然而,尽管AIS是10 - 20 mV去极化的,它可能是负相关(40,78年,79年]。正如上面强调的,什么时候,伽马氨基丁酸一个电导具有双重抑制(图/兴奋性的影响3),这对于PVChC输入可能被放大的接近的起始点。这种抑制/兴奋性突触后细胞活性的效应可能导致同步在伽玛乐队频率(7,80年]。具体地说,自从突触后电位比GABA的持续时间一个R电导(图3),一旦停用,电导去极化的突触后电位加速post-inhibition同步攀升,促进伽马频率同步。这种机制在GABA操作一个R-mediated突触上GABA神经元(7,80年),也可以应用在PVChC输入到锥体神经元。
的去极化效应PVChCs描述在大脑皮层40,78年)与先锋配对记录实验表明PVBC或PVChC输入超极化海马锥体神经元(26]。海马PVBCs超极化效应和PVChCs最近还建议通过实验使用条件,保持细胞内氯化物浓度(81年),但不同皮层的细胞内chloride-preserving条件用于研究PVChC输入(40,78年]。有趣的是,AIS膜有低水平的KCC2皮层(40和海马77年锥体细胞。海马和皮层PVChCs突出的差异结果还需要进一步的研究来阐明这类GABA神经元的神秘作用[82年]。是否兴奋性或抑制性,PVChC的独特属性输入建议报告的这些细胞必须显著改变引起皮质电路功能障碍在精神分裂症83年]。
PVChCs相比,PVBC和CCKBC输入都是超极化,虽然略,但值得注意的是,不同PVBC与CCKBC输入(84年]。这样的差异是由电压的活动——chloride-dependent氯通道ClC-2,这有助于保持较低的内部氯浓度(因此超极化)输入从PVBCs但不是CCKBCs [84年]。内部氯的ClC-2-dependent监管PVBC输入依赖于GABA的程度一个R激活(84年]。这些发现强调BC亚型之间一定程度的功能多样性,表明PVBC输入,但不是CCKBC投入,拥有一种机制来防止内部氯离子积累在高频神经活动,如观察GABA神经元参与伽马振荡。
PVBCs之间的功能多样性,PVChCs CCKBCs也提出了近期的数据表明GAD65的相对水平和GAD67蛋白质在神经细胞类型特异的方式这些细胞明显不同的终端(85年]。使用采用标签结合定量荧光显微镜方法(86年),GAD65的colocalization GAD67蛋白质在同一终端PVBCs评估,PVChCs和CCKBCs(图4)。后者细胞被发现使用抗体检测大麻素1受体表达的抑制终端。重要的是,在前额皮质几乎所有大麻素1 receptor-expressing细胞检测到使用这对CCK抗体是免疫反应性的(87年]。这个评估显示,GAD67 / GAD65表达不同的比率明显在每种类型的终端,具有很高(15.42)和(0.18)非常低比率中观察到终端PVChCs CCKBCs,分别为1.49的比例PVBC终端(85年]。这些数据强调突触连接不同perisomatic-targeting GABA神经元亚型在功能上是不同的。不同GAD67 / GAD65比率的影响GABA突触的属性研究仍然是神秘的,因为差的功能角色GAD67和GAD65仍知之甚少。在老鼠身上,GAD67 GAD67缺乏产生重大改变−−/动物生来就与腭裂(致命的)和~减少90%的大部分GABA浓度在脑组织88年,89年]。相比之下,GAD65−−/老鼠生存到成年,显示~总数减少20%的大脑GABA浓度(90年)一起对癫痫发作的易感性增加90年,91年),焦虑(92年),和改变恐惧条件反射93年]。GAD65的突触−−/老鼠,伽马氨基丁酸一个R-mediated突触传递中出现正常低频刺激但强烈受损刺激30赫兹的频率或更高版本(94年,95年]。在老鼠cerebellum-specific GAD67不足(96年),伽马氨基丁酸一个R-mediated传播明显弱甚至在低刺激频率(96年),暗示GAD67在基线突触传递中的作用至关重要。小脑突触上的GAD67缺陷的影响是否观察到在皮质突触仍有待确定。重要的是,GAD67缺乏明显损害皮质gaba ergic突触连接的成熟97年]。因此,测试GAD67的作用在突触的突触传递独立作用开发需要一个范式GAD67 GABA减少一次突触成熟已经完成。此外,GAD65和GAD67组成~在小鼠皮层迦得蛋白总量的50%,而GAD65组成~大鼠皮层的70% (98年]。GAD65和GAD67总数的比例迦得蛋白质在人类大脑皮层是未知的;然而,老鼠和老鼠的强烈压力之间的差异需要研究迦得功能相关的分子系统当试图理解他们的角色在人类疾病。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
伽马氨基丁酸一个R-mediated输入参与伽玛乐队同步必须抑制突触后神经元在一段时间内符合伽马振荡周期。例如,持久的突触后电流如GABA激活的B受体(这可能会持续数百毫秒)与γ波同步不一致,作为突触后神经元抑制比典型的伽马循环周期长。而所有GABA一个R亚型生产速度比GABA电流BGABA受体,一个电流持续时间取决于亚基组成(43,99年]。如前所述,重组α1-GABA一个Rs产生电流衰减最快的(One hundred.]。因此,PVBCs可能产生与更快的衰减,则α1-GABA一个从PVBCs Rs支配在输入33,41,101年,102年),而α2-GABA一个Rs支配PVChC和CCKBC输入(41,101年- - - - - -103年]。PVBCs,有趣的是,CCKBCs, PVChCs引起锥体细胞uIPSCs几乎相同的动力学(39,104年- - - - - -107年]。因此,除了伽马氨基丁酸一个R亚基组成,IPSC动力学是由额外的因素,可能不会影响GABA重组一个Rs。这些因素包括伽马氨基丁酸一个R亚基磷酸化和其他转译后的修改(108年,109年),和时间的GABA浓度GABA瞬态一个Rs暴露(41]。
尽管PVBCs和CCKBCs产生具有类似的细胞则持续时间在个别GABA释放事件,CCKBCs独特产生多个异步释放事件后点动电位(104年]。多个GABA释放事件可能延长每个CCKBC飙升的突触后抑制作用(104年]。相比之下,PVBC终端产生一个同步GABA每个突触前释放事件动作电位(104年,110年]。异步释放CCKBC终端已观察到在多个研究[104年,107年,111年- - - - - -115年表明它是一种基本属性,延长CCKBCs在突触后神经元的抑制作用可能与同步连接他们的活动比伽马低频段。
上面的数据进行显示,相对于CCKBCs PVChCs, PVBCs有独特的属性符合伽玛乐队同步机制至关重要的作用。然而,这样的数据不直接评估的参与这些GABA神经元亚型在伽马振荡机制。有趣的是,一些更直接的电生理研究表明perisomatic-targeting GABA神经元亚型,PVBCs最有可能参与伽马振荡的产生。例如,而BCs和ChCs都活跃在伽马振荡体内(116年- - - - - -118年和体外119年- - - - - -124年],CCKBCs发射和PVChCs弱加上伽马振荡周期比PVBC解雇(124年),尽管CCKBC和PVChC发射强烈加上θ振荡(125年- - - - - -127年]。此外,伽马振荡明显减少或废除通过抑制光伏细胞活性与optogenetic方法不直接影响CCKBCs [128年]或刺激的突触前抑制GABA阿片受体释放PVBCs但不是从CCKBCs或ChCs [124年]。因此,perisomatic GABA一个R-mediated电流从PVBCs似乎GABA的主要来源一个在伽马频带R-mediated同步。
γ的基本电路的建模机制同步了解PVBCs通常招募火灾有节奏地在伽马频率。招聘PVBC发射取决于激活不仅兴奋而且抑制性突触输入到他们因为PVBCs目标其他GABA神经元,包括附近PVBCs [129年,130年,也被从不同的类GABA神经元的输入,包括CCKBCs [112年]。伽马振荡成功计算模型中产生网络依赖GABA神经元之间的相互抑制,因此称为荷兰国际集团(ING),中间神经原网络γ(131年- - - - - -133年]。在荷兰国际集团(ING)模型中,GABA神经元被一个强大的滋补励磁驱动他们开火频率高于伽马,和相互抑制同步GABA神经元的激活在IPSC持续时间,频率成反比下降伽马范围内持续时间的典型α1-GABA一个R-mediated万能(132年,133年]。而γ节奏可能引起像机制已经观察到实验(134年),实际的源强的紧张性兴奋到荷兰国际集团(ING)所需的GABA神经元模型尚不清楚。Metabotropic谷氨酸受体(67年,134年[]或kainate受体135年)可以提供这样一个主音开车,虽然这可能是支持,间接,获得的结果与AMPA, NMDA-mediated突触传导阻塞。最近的一项研究使用转基因小鼠与GABA的删除一个R表达PVBCs [136年)直接测试是否抑制到PVBCs必须产生伽马振荡,荷兰国际集团(ING)预测的模型。在这样的老鼠,伽马氨基丁酸一个R-mediated则废除了只在PVBCs [136年)和θ振荡和伽马振荡的耦合是严重破坏136年]。然而,在这些小鼠海马体内伽马振荡完好无损与野生型小鼠相比(136年]。这些数据反驳伽玛乐队同步和荷兰国际集团(ING)模型表明,抑制PVBCs,可能从CCKBCs112年),对耦合θ和伽马振荡是至关重要的。这样theta-gamma耦合被认为是重要的认知功能(137年]。
荷兰国际集团(ING)的作用机制在伽马振荡生产继续进行测试,一些研究支持另一种模型,被称为金字塔中间神经原网络γ(平),这取决于复发excitatory-inhibitory突触交互。在萍,PVBCs招募阶段glutamate-mediated输入的锥体细胞,和PVBCs提供强大的反馈抑制同步锥体细胞发射(67年,121年,138年]。萍模型预测,在伽马振荡周期PVBCs火锥体神经元后,与时间符合单突触的招聘由锥体细胞(138年]。锥体细胞和假定的BCs的高峰时间在伽马振荡清醒动物的行为实际上是与萍模型一致,在BCs火力2 - 3晚于女士锥体神经元(139年,140年]。锥体和PVBC峰值也获得了类似的结果在海马和皮层脑片(伽马振荡119年,120年,122年,123年,141年]。萍模型还预测存在的列车在锥体神经元和γ频率则列车伽马频率EPSCs PVBCs [67年]。证据符合IPSC火车在锥体细胞体内获得伽马振荡(117年,142年和体外119年- - - - - -123年,141年,142年]。此外,在伽马振荡试管,PVBCs显示节奏EPSCs高度与γ节奏同步(120年- - - - - -122年]。有趣的是,光遗传学实验表明,驾驶nonrhythmic PV神经元的兴奋性输入通过反馈抑制足以产生γ波同步(128年),发现也与萍γ模型一致。
萍机制依赖PVBCs的招聘形势的兴奋性输入(138年];因此,谷氨酸突触到PV神经元的性质极其伽马振荡的相关模型。有趣的是,精神分裂症一直猜测与谷氨酸的赤字传输(143年),更具体地说与NMDA受体的机能减退,尤其是GABA神经元(143年]。此外,一些研究表明,NMDA机能减退可能尤其影响光伏电池144年- - - - - -146年]。因此,一个重要的问题是:什么是谷氨酸受体的亚型调节光伏GABA神经元的突触激活吗?这个问题的答案是相关的环境中改变γ波同步的精神分裂症,因为如果NMDA受体是重要的招募PV神经元萍伽马机制,然后NMDA机能减退可能与赤字γ波同步的精神分裂症。数据从最近的研究表明,系统性管理NMDA受体拮抗剂假定的锥体神经元的放电频率增加,减少的假定的PFC体内抑制细胞(147年),这表明招募抑制NMDA受体可能是至关重要的。一个重要的问题没有直接解决此类研究[147年)是抑制性神经元是否依赖NMDA受体属于GABA神经元的PV-positive类。而一些研究表明,PV神经元的突触激发相对NMDA受体独立,直到最近没有研究直接比较的重要性NMDA受体synaptically诱发招聘PVBCs与在皮层锥体神经元电路。最近老鼠PFC的录音数据表明,与锥体细胞相比,谷氨酸突触上PVBCs EPSCs更快的衰减和较弱的NMDA受体的贡献(148年),支持的想法的快速激活PVBCs [149年)在很大程度上是依赖于快速AMPA受体介导兴奋。此外,在计算模型产生伽马振荡通过平机制,快速AMPA-mediated激发PVBCs伽玛乐队同步至关重要,因为慢衰减时间的NMDA-mediated EPSCs中断伽玛乐队同步(148年]。一些研究确实表明,伽马振荡不受影响或由NMDA受体拮抗剂增强,而AMPA受体对抗完全废除他们(150年- - - - - -153年]。同样,在与AMPA受体缺失转基因小鼠发生只在PV-positive神经元,伽马振荡强烈减少(154年];然而,NMDA受体删除选择性PV-positive细胞不减少,事实上增加伽马振荡功率(155年]。因此,最近的研究的结果表明,在成熟的皮质电路、门冬氨酸受体只扮演一个次要角色synaptically诱发PV-positive神经元的激发,因此通过平对伽马振荡产生的机制。如果PV神经元激励通常是弱依赖NMDA受体,然后这些数据表明,兴奋性突触到光伏电池是一个不可能的目标NMDA受体在精神分裂症机能减退的机制。重要的是,尽管在大多数情况下γ波同步不受封锁,NMDA受体的影响与皮质NMDA受体拮抗剂在伽马振荡可能不同地区或层,在某些情况下,氯胺酮生产下降,在其他生产γ权力的增加(152年,156年]。此外,一些数据显示,而成熟PVBCs显示一个相对较小的NMDA受体介导的组件在突触反应(148年,157年,158年门冬氨酸等)组件是更加突出不成熟PVBCs [157年,158年]。发现有趣的可能性,这样的改变的NMDA受体信号在早期大脑发育可能会改变PVBC函数的方式持续到成年,因此改变PVBCs成熟当地电路的作用。有趣的是,最近的一项研究表明,转基因删除PV-positive NMDA受体的细胞没有产生显著影响,如果删除在成年老鼠的大脑159年]。然而,类似的删除过程中产生早期大脑发育引起的行为变化在成年小鼠,其中一些类似行为功能障碍在精神分裂症患者159年]。
5。产后GABA-Mediated突触抑制的发展
精神分裂症是假设是基于数据连接的神经发育障碍疾病与不良事件和围产期时期和认知和行为的存在赤字在童年多年前精神病发作在青春期后期和成年早期160年]。青春期,独立发展从parent-dependent童年过渡到成年期,相关行为的显著变化和明显改善认知控制(161年]。此外,伽玛乐队同步出现在儿童和继续成熟,直到成年早期(162年,163年]。GABA-synaptic函数的产后发展轨迹可能会因此建议脆弱性的关键时期在此期间产生的神经机制同步可以成为精神分裂症的功能失调。接下来我们复习PVBCs发展功能性质的研究及其在啮齿动物和突触连接GABA-related基因产物的研究在人类和非人类灵长类动物大脑。
成熟的PV神经元有一个独特的fast-spiking (FS)放电模式(图5),其中包括非常狭窄的动作电位和高频发射没有spike-frequency适应通常观察到锥体细胞和其他GABA神经元亚型(72年]。虽然nonadapting FS细胞显示用人工刺激的性质(矩形电流步骤持续几百毫秒),他们强烈关联的特定能力FS细胞应对在伽马振荡输入频率(图5),这可能是由于γ频率共振的FS细胞膜164年]。相比之下,未成熟神经元FS有显著较慢的动作电位和强spike-frequency适应,无法有效地应对伽马振荡频率输入,并展示他们动作电位的传导速度较慢,沿着轴突(33,165年- - - - - -167年]。在啮齿动物海马,以及听觉、躯体感觉,和前额叶皮层,成熟的FS神经元电特性完成产后一天25 (P25)之后FS神经元显示成人电气性能(33,157年,165年- - - - - -167年]。
抑制的功能属性连接到兴奋性神经元也发展和成熟PVBCs之间明显不同:统一的万能(uIPSCs),从成熟PVBCs弱,慢衰减时间比uIPSCs由成熟PVBCs [33,168年]。这种加速度uIPSC衰变是解释为增加的贡献α1-GABA一个Rs与成熟33]。一个伽马氨基丁酸一个R单元开关也可能导致的发育加速uIPSP衰变(167年]虽然锥体细胞的发育变化膜时间常数也贡献(167年]。成熟FSBCs产生高度同步GABA释放,与异步释放成熟CCKBCs [33,104年,110年]。然而,GABA减少同步和可靠的突触释放不成熟FSBCs [33]。产后FSBC连接发生相对迅速的成熟,P28 [uIPSCs获得成熟的属性的33,167年]。
抑制在FS细胞也经历了重大发展变化。例如,uIPSCs FSBC-to-FSBC连接成熟产后3 - 4周内(33),而微型万能(mIPSCs代表GABA释放单突触)记录从P25 FSBCs获得成人属性(165年]。酉EPSPs (uEPSPs)在不成熟的锥体cell-to-FSBC连接慢衰减时间,期间显著加速发展,达到成人的价值观~第22位(167年]。同样,微型EPSCs (mEPSCs)记录不成熟FSBCs缓慢而显示的发展加速衰减达到非常快mEPSC衰减值在成熟的FS细胞(148年,157年,158年,165年]。Fast-decaying EPSCs和EPSPs成熟FSBCs在很大程度上是由AMPA受体(148年,157年,158年,167年,169年),这表明快速EPSC FSBCs是由于衰变,至少在某种程度上,疲软的贡献从slow-decaying NMDA电流(148年,157年]。实际上,EPSC衰变的加速发展是伴随着显著减少NMDA电流的贡献仍在进行中~P40来~P96 [157年),在啮齿动物对应于从青春期过渡到成年期(170年]。在PFC相比,海马体,听觉、躯体感觉皮层,NMDA受体的贡献在FSBCs减少青春期之前167年,169年,171年,172年]。
尽管PVBC发射的机制控制产后发展属性及其突触输入和输出是重要的候选人的基质改变精神分裂症,他们仍然知之甚少。neuregulin 1是大脑发育的关键营养因素,是由精神分裂症易感基因编码的高度表示后期发育时期和成年期(173年,174年]。在各种neuregulin 1受体,ErbB4受体的基因也带来了精神分裂症的易感性(173年,174年),是富含GABA神经元的,尤其是在PV-positive细胞(175年,176年),它促进了GABA释放(176年),可能调解neuregulin 1增强伽马振荡(177年]。neuregulin 1信号似乎调节GABA神经元的早期发展178年),通过ErbB4受体,可以控制PV神经元突触的发展(179年]。有趣的是,ErbB4-mediated neuregulin 1的影响是至关重要的兴奋性突触的发展到PVBCs [179年,180年]。
在平行于放电模式的成熟和突触连接,PVBCs经历重要的发育形态的变化。例如,树突和轴突的树的总长度PVBCs大幅P6 P25 (33),轴突分支点的数量增加5倍这一发展时期(33]。突触后神经元的数量受个人支配PVBCs也增加明显与产后发展(97年),导致更高的功能成熟PVBCs和兴奋性神经元之间的连接(33]。一个关键因素调节神经支配的发展模式由PVBCs GAD67-mediated GABA合成(97年]。例如,GAD67击倒在单PVBCs大大降低轴突分支和突触的形成,以及每个PVBC支配突触后神经元的数量(97年]。organotypic GAD67这样的影响最低的是观察到细胞培养和体内的初级视觉皮层GAD67混战诱导P13和神经支配的模式研究了P20或第9 -97年]。GAD67-mediated GABA的作用合成PVBC突触的形成和/或稳定可能涉及neuroligin-neurexin交互和调制的GABA受体贩卖(181年]。
因为详细的分子和生物物理分析GABA神经元的发育变化和GABA突触功能是可行的只有使用动物模型,特别是啮齿动物,一个重要的问题是如何发育时间尺度转换从动物到人类大脑182年]。适当的翻译需要理解如果找到相似的发展阶段在啮齿动物和人类的大脑,这样的发展阶段是否涉及类似的过程和潜在机制,以及是否发育时期封面相似的总寿命的分数。一些发展变化,例如,兴奋性突触修剪,也有类似的比例持续时间,只有突触修剪的程度不同在哺乳动物物种中(183年]。同时,谷氨酸突触的功能成熟到锥体细胞发生在青春期之前在非人灵长类动物184年),在啮齿动物(185年- - - - - -191年]。
而一些独特的功能性质研究评估PVBCs和PVChCs皮质的成年人(40,192年,193年和非人灵长类动物39,184年,194年- - - - - -197年),我们缺乏信息发展轨迹的灵长类PV神经元的突触抑制。有趣的是,未知的GABA突触的功能性质到灵长类动物锥体神经元变化在青春期发展的方式符合变化的基因产物的表达参与GABA-mediated传输(198年]。具体来说,GABA的衰减时间一个R-mediated突触电位并行加速青春期的变化蛋白质和/或mRNA水平α1,α2 GABA一个R单元,将预测这样的加速度(198年]。
PVChCs到锥体细胞的突触连接AIS形式垂直阵列的多个突触剑头通常容易区分,通常称为墨盒。发育特性的输入PVChCs在AIS可以利用免疫细胞化学检测生化标记研究集中在AIS的墨盒。猴子PFC的吊灯神经元轴突密度墨盒免疫反应性的PV或GAT1在产后发展明显变化(199年]。尽管准确时间进程不同的两个标记,标记墨盒的密度较低的新生儿,增加达到峰值前青春期的开始,然后到成人水平明显下降。因为墨盒很容易与高尔基体可视化技术在这同一时期(200年],PV - GAT1-immunoreactive墨盒的变化可能反映了发展这些蛋白质的浓度变化,而不是在轴突的数量终端,但这还有待实验评估。
实质性的发展变化也发生在AIS postsynaptically。在成年人的皮质,绝大多数α2-GABA一个Rs在锥体细胞AIS (201年]。GABA的检测能力一个α2亚基在产后早期AIS很高,然后稳步下降通过青春期到成年199年]。ankyrin-G免疫反应性,β四血影蛋白和gephyrin(脚手架蛋白调节GABA的集群一个Rs包含α2单元(AIS)202年- - - - - -204年)也表现出巨大的发展变化在产后(205年]。ankyrin-G和密度β四血影蛋白免疫反应性的中特别有指导性是最大的在出生,然后急剧下降在1岁达到相对稳定的值。相比之下,gephyrin-immunoreactive AIS的相对密度似乎没有改变通过产后两年但然后急剧下降从青春期到成年。
AIS与检测水平的高密度ankyrin-G免疫反应性的产后三个月可能反映了招聘大量的一部分的这个位置的GABA神经元突触形成的猴子DLPFC在这个发展的时代(206年]。绑定ankyrin-G也是必不可少的许多其他膜蛋白的定位AIS (207年),包括电压门控钠+通道所需动作电位的一代(208年]。因此,高水平的ankyrin-G免疫反应性也可能表明增加容量的锥体神经元兴奋性输入重复发射,相似之处增加在产后早期发展(206年,209年]。并行ankyrin-G-IR和相对密度β第四spectrin-SD-IR AIS可能反映ankyrin-G所需招聘的β四血影蛋白AIS (210年]。虽然β四血影蛋白不是对AIS的形成至关重要,似乎有必要维持膜结构和分子组织(211年),因此稳定性(210年AIS的)。鉴于血影蛋白的一般作用在维持细胞膜的完整性和弹性207年),高水平的β四血影蛋白在产后早期发展可能确保AIS结构的稳定性而PFC厚度增加(212年]。
有趣的是,在人类PFC GAD67 mRNA水平逐步提高在产前及产后发展童年直到在摘要,紧随其后的是一个高原或轻微下降在老化(213年]。据报道GAD67 mRNA表达类似的模式在鼠标(213年和猴子214年]脑皮质发育,表明一个高度保守的发展轨迹GAD67表达的哺乳动物。研究通过免疫印迹蛋白质表达,最近的一项研究发现,GAD67蛋白质含量没有改变整个人类视觉皮层(寿命215年]。相比之下,GAD65显示逐步增加60%,直到十几岁青年,紧随其后的是老年人(轻微下降215年]。另外两个突触前蛋白参与GABA传播,大麻素受体1和vGAT,婴幼儿表现出更高的水平,拒绝preteenage年成人水平215年]。PV mRNA水平显著增加在人类PFC产后,从非常低的围产期的水平直到达到成人水平2 - 5岁(216年),早期发展轨迹类似报道在啮齿动物的大脑皮层(PV信使rna和蛋白质217年,218年]。
有趣的是,比较分析使用氯转运蛋白的immunolocalization NKCC1 KCC2透露很相似(在老鼠和人类的脑皮层发育219年]。在围产期NKCC1水平见顶之后迅速发展和衰减达到成人的水平在童年;相反,KCC2察觉位围产期和增加直到达到成人水平在儿童时期(219年]。自从决定GABA NKCC1 / KCC2活动的比例一个R-mediated万能去偏光或超极化突触后膜,这些数据表明,早期发育开关兴奋性和抑制性影响最多GABA突触(220年)之间高度保守的啮齿动物和人类的大脑皮层。
GABA的分析一个R蛋白质亚基在产后发展在人类视觉皮层显示α1 GABA一个R单元水平增加从< 1年,直到达到成人水平为13.5岁,而α2 GABA一个R单元随着年龄的增长而显著下降~ 10年,达到成人的水平α3 GABA一个R单元水平并不随年龄变化显著(215年]。因此,α1 /α2亚基蛋白比例显著增加与发展达到成人比率为4.5岁(215年]。值得注意的是,非常相似的发展轨迹的GABA水平被发现一个R单元mrna在人类PFC(后期的样品221年]。例如,α1 GABA一个R单元mRNA水平非常低的位围产期和显著增加,直到蹒跚学步的年龄,此后剩余持续到成年期(高221年]。相比之下,α2亚基mRNA在第一次增加产后几个月,随后下降,直到达到成熟水平在十几岁或成年早期(221年]。的mrnaα4和α5 GABA一个子单元在人类PFC显示发展模式类似α2信使rna,而α3单元信使rna与年龄没有明显变化(221年]。产后mRNA的表达γ和β伽马氨基丁酸一个R单元同样显示了显著的年龄相关性变化β1单元显示之间的早期发育减少新生儿和婴儿时代,此后保持不变β2增加之后,幼童和十几岁之间(222年]。另一方面,γ1,γ3单元mRNA水平在儿童和青少年时期随着年龄增长而减少,而γ同期2亚基mRNA水平降低(222年]。
上面的发展轨迹了GABA表明类似的过程基于发展变化一个R-mediated突触在人类和啮齿动物皮层的各个领域,尽管进一步的研究是必要的适当比较跨物种的发展轨迹。物种之间的主要区别是,成熟的GABA-related标记在人类进步的变化在一个涉及两个几十年,而在啮齿动物GABA突触成熟似乎是出生后3 - 4周内完成。这种差异表明,绝对时间窗口中活动和经验可能会影响GABA突触发展明显扩大灵长类动物和啮齿动物的大脑。可能是必要的长期的正常发展优化更复杂的电路的灵长类动物皮层也可能延长的时间窗口环境因素能产生微妙的发展可能导致精神分裂症的病理生理学改变。
6。证据显示GABA的改变一个R-Mediated皮质突触传递的精神分裂症患者
赤字GABA的假设一个R-mediated传输构成皮质电路功能障碍在精神分裂症是收敛的证据支持的事后研究受试者的大脑与精神分裂症(6]。此外,这种假设是由于最可靠的发现精神分裂症研究减少复制GAD67 mRNA(审查,请参阅[223年])。有趣的是,相当于GAD65测量水平到目前为止未能揭示变化,表明GAD65的角色在精神分裂症GABA-mediated传输可能完好无损。
非凡的最近的一项研究发现,在精神分裂症几个GABA-related成绩单,包括GAD67, PV, GAT1,生长激素抑制素,伽马氨基丁酸一个R子单元α1,δ显示,减少水平背外侧PFC和前扣带,主要运动,初级视觉皮层(224年]。这种守恒的GABA的区域模式的改变表明功能失调的GABA神经传递导致多种精神分裂症的临床特征包括知觉和运动赤字,可能会导致认知功能受损(11]。光伏的中断在皮质证实了以前的发现和表达,此外,表明改变PV-positive细胞中央的精神分裂症疾病过程中,尽管这种降低光伏的后果并不完全理解。光伏是一个Ca2 +缓冲区的存在于神经终端PV-positive神经元(图1)。由于其缓慢的Ca动力学2 +绑定,PV细胞内钙无法绑定2 +Ca之前2 +激活Ca涌入2 +传感器触发GABA释放,因为在PV-positive终端Ca2 +流入与GABA释放(紧密耦合110年,225年]。有趣的是,GABA释放由单一刺激不PV-deficient和野生型老鼠之间的不同,但光伏缺乏促进重复GABA释放(226年- - - - - -228年]。在突触PV-deficient小鼠,细胞内钙的振幅2 +瞬变神经终端不受影响,但他们的衰变是放缓,表明光伏正常加速这种衰变(227年,228年]。因此,一种可能性是,光伏的减少精神分裂症,而不是导致赤字,是增强GABA的代偿反应释放的GABA减少合成。另外,光伏水平降低可能产生突触功能障碍通过一些异步释放通常Ca时产生的损失2 +解放从PV,突触前动作电位结束后(145年]。病理亏损异步GABA释放减少光伏的水平,然而,需要异步释放当PV是完整的存在,一个功能,没有观察到大脑皮层PV-positive细胞(104年,110年),尽管它在PV-positive小脑中间神经元(227年]。
而精神分裂症可能与密度的增加有关α2-GABA一个从PVChCs Rs在AIS突触6),一项研究未能发现重大变化总组织的水平α2-GABA一个R mRNA (221年]。一种可能性是,变化α2-GABA一个Rs突触——或分层的,也许只在表面的皮质层的AIS突触,最初报道(229年]。与这个解释相一致的是,层流mRNA的GABA水平的分析一个R单元主题与精神分裂症的皮质显示的mRNA水平显著提高α2 GABA一个R单元只在2层(230年]。此外,研究显示低水平的相同α1 GABA一个R单元mRNA在层3和4230年),这是符合总组织水平的下降α1 GABA一个使用定量PCR (R单元mRNA观察224年]。考虑到α1 subunit-containing GABA一个Rs构成GABA总数的约60%一个Rs在成人大脑231年),它是可能的α1亚基mRNA比这更丰富α2单元,从而增加检测总组织的改变的机会α1 mRNA水平精神分裂症。重要的是,减少α1亚基在精神分裂症与从PVBCs较弱的突触传递,一致α1 subunit-containing GABA一个从成熟PVBCs Rs在突触主要33,41,101年,102年]。
除了GABA一个R的水平,GABA突触后反应的强度取决于GABA的驱动力一个R电流是由其逆转的潜力。作为取决于氯挤压通过KCC2和氯吸收NKCC1 [43),最近的一项研究调查了mRNA表达对氯转运蛋白在大脑皮层的主题与精神分裂症(232年]。有趣的是,KCC2和NKCC1转录水平并没有改变在主题与精神分裂症;然而,记录两种激酶(OXSR1和WNK3)强烈调节KCC2和NKCC1活动相反的方向,在精神分裂症(232年]。如果OXSR1实际上WNK3 mRNA水平上升代表激酶活性增加,那么氯梯度在突触后膜可能会减少,导致一个去极化的明显多于正常(232年]。因为通常情况下随细胞类型和亚细胞室、理解改变的后果在氯运输需要一个详细的定量分析蛋白质的定位和活动,一个具有挑战性的任务,在这种情况下,考虑到死亡时间的影响改变这些蛋白质的完整性(232年]。
直接证明GABA-mediated突触抑制减少皮质的主题与精神分裂症是具有挑战性的。有趣的是,核磁共振光谱(夫人)最近被应用到无创测量GABA浓度在人类大脑皮层和决定减少GABA是否观察到精神分裂症。夫人不区分细胞外GABA和发射机存储在特定细胞车厢或细胞类型,也缺乏足够的时间分辨率但是显示活动依赖性GABA水平的变化。例如,严重的心理压力,提高主观焦虑产生短期内GABA浓度减少人类能被探测到的背外侧PFC(夫人233年]。结合夫人和脑电图在同一个主题,大脑GABA含量和振荡神经活动之间的关系在精神分裂症可能探索。有趣的是,在正常的人类受试者,GABA浓度测量在视觉皮层的强度呈正相关,夫人伽马振荡引起视觉刺激(234年]。此外,个人间的变化GABA浓度由夫人在视觉皮层在视觉刺激与可变性的性能取向歧视的任务产生伽马振荡(235年]。
测量组织GABA浓度与夫人可能有助于澄清GAD67水平之间的关系,伽马振荡,在精神分裂症和认知表现。一个这样的研究没有发现GABA浓度的差异在精神分裂症的前扣带皮层与对照组,而GABA浓度明显减少了抗精神病药物(236年]。基底神经节的另一个研究报告夫人GABA浓度减少而不是精神分裂症患者的额叶皮质237年]。相对较低的抗精神病患者接触,发现夫人在视觉皮层的GABA浓度显著降低,不与药物剂量共变,但与行为异常视觉surround-suppression任务认为取决于GABA-mediated抑制(238年]。此外,早期首发精神分裂症患者的纵向研究表明,6个月的非典型抗精神病药物治疗并没有改变GABA浓度测量与夫人在额叶和顶叶皮层和基底神经节(239年]。相比之下,显示GABA浓度升高前扣带夫人和顶叶皮层的长期治疗的精神分裂症患者与对照组相比,(240年]。夫人发现表明抗精神病药物可能会改变大脑GABA浓度突出的重要性,解决药物等混杂因素的影响(241年]。值得注意的是,后期研究在人类和动物实验研究并没有显示出抗精神病药物对GAD67 mRNA水平的影响(224年,242年,243年]。夫人的数据研究因此强调结合神经化学的重要性,电生理学、行为评估,考虑到大型散装个人间变异性GABA浓度、γ活动水平,和行为表现。或除了药物治疗效果,而是大的可变性与夫人在人类皮质皮质GABA含量测量也可能被解释的遗传变异的影响GAD1精神分裂症的基因可能差别带来的风险(244年]。
7所示。结论
这里评估结果表明,改变GABA的传播产生认知障碍在精神分裂症伽马振荡电路通过改变机制。这些观察结果表明分子和细胞的基础上发展新的治疗干预措施(245年]。重要的是,这项提案,GABA变化都与伽马振荡和支持认知改变,至少在某种程度上,通过动物模型研究表明,生产功能丧失GABA-mediated抑制减少伽马振荡(246年和认知功能损害247年,248年]。而在动物模型是必不可少的工作,很难捕捉动物行为变化的复杂性,人类特有的障碍也许可以解释成功的相对缺乏发展与其他疾病的药物来治疗精神分裂症相比,区域(4,5,245年]。解释基于对比研究在人类健康对照组和病人是复杂的,因为精神分裂症与控制差异会反映发病机理也可能代表代偿变化或混杂因素的影响4,241年]。例如,在GABA产生瞬态赤字的影响一个最近在人类受试者(R-mediated信号测试249年使用iomazenil],一种化合物结合GABA的苯二氮的网站一个Rs和负调节GABA的影响(即。,一个反兴奋剂)。符合功能失调的GABA一个R信号在精神分裂症,iomazenil产生知觉赤字和精神病症状精神分裂症患者的剂量并不影响健康对照组(249年]。然而,精神分裂症患者在这种研究长期接受抗精神病药和抗焦虑药,提高是否iomazenil急性和慢性药物之间的相互作用影响了这些调查结果。
认为加强GABA的初步测试一个R信号改善行为和电生理学的措施主题与精神分裂症在最近的两项研究进行了评估的影响mk - 0777α2 /α3 GABA一个R-preferring积极变构调制器(47]。在一项研究中,随机mk - 0777年双盲或安慰剂时尚管理改进的性能控制精神分裂症患者的认知任务,同时增加伽马振荡功率在额叶皮层250年]。相比之下,第二项研究没有发现显著影响mk - 0777与安慰剂比较患者在电池的性能的测试,用来评估精神分裂症认知功能(251年]。mk - 0777年政府的不一致的有利影响可能被这一事实解释了mk - 0777是一个部分激动剂α2 /α3 subunit-containing GABA一个Rs只有大约10 - 20%的力量相比,一个完整的受体激动剂(48]。因此,一种可能性是,更有效α2 /α网站3苯二氮受体激动剂需要就业。这些药物也应该更有选择性,因为与安慰剂相比,mk - 0777有一个倾向于产生镇静和嗜睡(250年,251年),它可以掩盖改善认知能力。重要的是,α2 /α3 GABA一个R调制器mk - 0777是根据输入的令人信服的理由选择PVChCs在AIS显示重要的改变在精神分裂症83年),这取决于皮质层,这样输入涉及α2-GABA一个Rs或α3-GABA一个Rs (101年,201年,252年]。然而,PVChCs是否在生产中发挥作用的伽玛乐队同步仍不清楚(82年),所以可能PVChC改变精神分裂症产生认知缺陷无关的功能失调的伽玛乐队同步。因此,进一步的信息基础和临床研究需要进一步评估的有效性α2 /α3 GABA一个R调节器伽马synchrony-related认知障碍的治疗精神分裂症。事实上,基础研究研究继续提供洞察特定亚型的GABA神经元的作用inhibition-mediated皮质网络振荡(127年),和分子药理学研究识别小说在GABA化合物作用在不同的网站一个R受体复杂(44,47,253年]。
重要的是,潜在的角色GABA-mediated神经同步皮质电路是使spike-timing-dependent可塑性,间接修改兴奋性突触连接的强度和稳定性254年]。是否spike-timing-dependent在谷氨酸突触可塑性是受损在精神分裂症还不清楚12),但它可能在锥体神经元树突棘密度的减少精神分裂症是由于谷氨酸突触可塑性改变所产生的损失机制(241年]。如果神经synchrony-dependent谷氨酸突触可塑性在精神分裂症,然后认知增强行为疗法涉及到学习范式可能帮助预防或逆转的后果在诱导突触可塑性改变线路。有趣的是,增强认知行为疗法最近被证明改善精神分裂症的认知和防止灰质损失(255年]。潜在的认知疗法与药物治疗相结合,提高否则削弱神经同步可能构成一个有效的干预治疗精神分裂症,至于其他精神疾病(256年]。
承认
出版工作中引用这个评论文章及作者进行的由NARSAD和国家卫生研究院的基金MH051234 MH084053 MH071533, MH085108。
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