貝勒醫學院(Baylor College of Medicine)和德克薩斯兒童醫院(Texas Children’s Hospital)揚·鄧肯和丹·鄧肯神經學研究所(Jan and Dan Duncan Neurological Research Institute)的研究人員解釋了震顫是如何發生的，為這種疾病的新療法開闢了可能性。
通過對動物模型的研究，研究人員發現，一種被稱為浦肯野細胞(Purkinje cell)的特殊腦細胞，當它向其他神經元發出信號的模式從常規模式轉變為突發信號時，就會引發震顫。當對一組與浦肯野細胞交流的小腦神經元進行深度腦刺激時，改變的信號模式恢復正常，震顫停止。這項研究發表在《eLife》雜誌上。
「震顫是身體一個或多個部位不自主地、有節奏的顫動。現有的治療方法並不總是有效的，幫助這種疾病患者的新療法的發展在一定程度上受到限制，因為不知道涉及哪些細胞類型，」第一作者阿曼達·M·布朗(Amanda M. Brown)說，她是貝勒大學羅伊·西利託博士(Dr. Roy Sillitoe)實驗室的研究生。「在這項研究中，觀察了動物模型中與這種情況相關的潛在大腦活動，發現小腦中的浦肯野細胞可以觸發和傳播震顫的信號。」
有不同種類的震顫。有些可能是間歇性或持續性的，偶爾發生，有些可能與許多其他神經系統疾病有關，如帕金森病、共濟失調或肌張力障礙。雖然震顫並不會危及生命，但它會使人喪失活動能力，或使一些基本的日常活動，如進食、飲水和行走變得困難。
浦肯野細胞在震顫中起積極作用
先前的研究已經暗示，小腦中有缺陷的浦肯野細胞可能導致了震顫的發生。小腦是大腦中負責運動、平衡、協調和其他功能的區域。這些發現促使布朗和她的同事們直接測試這種可能性。
首先，他們從基因上消除了小鼠模型中浦肯野細胞與其他細胞交流的能力，期望這些小鼠會發生震顫。
布朗說：「令人驚訝的是，我們沒有看到地震。」「這告訴我們，浦肯野細胞的活動，而不是喪失活動，對引起震顫很重要。」浦肯野細胞必須能夠向其他腦細胞發出信號，以引起震顫。」
但是，什麼樣的信號會引發震顫呢？
為了回答這個問題，布朗和她的同事們將電極植入老鼠的大腦，記錄下在震顫和正常狀態下浦肯野細胞的活動。
布朗說：「我們發現，在正常狀態下，浦肯野細胞向其他腦細胞發出的信號遵循一定的活動模式，但在顫抖時，這些信號會突然出現。」
進一步的實驗表明，正是這種類似爆發的活動引發了地震。這項實驗使用了一種被稱為光遺傳學的技術，這種技術允許科學家利用光來控制大腦活動。布朗和同事們設計了他們的光遺傳學方法，故意讓浦肯野細胞發出突發性信號。當研究人員觸發一種類似爆發的活動時，這些動物就會顫抖。
布朗說：「通過改變浦肯野細胞產生的信號的頻率，我們能夠改變震顫的頻率。」「這表明小腦可能與許多不同類型的震顫疾病有關。」
用深部腦刺激來停止震顫
目前，對於那些有震顫但對藥物治療沒有反應的人，通常會建議使用深度腦刺激，通常會直接刺激大腦中一個叫做丘腦的區域，丘腦接收小腦和其他部位的信息。布朗解釋說，這種治療方法通常是有益的，但隨著時間的推移，它的效果可能會降低。研究人員希望找到一個新的治療靶點，可以增加療效，並可能持續更長時間。
研究人員建立了一個實驗系統，使他們能夠只在老鼠有震顫時開始深度腦刺激。結果令人興奮和鼓舞。他們發現，大腦深部對小腦的刺激可以成功地將震顫的嚴重程度降低到正常水平。
「看到小腦深部腦刺激可以阻止小鼠最嚴重的震顫，這是非常令人興奮的，」Sillitoe說，他是貝勒和德克薩斯兒童醫院病理學、免疫學和神經科學的通訊作者和副教授。西利託也是貝勒大學發展、疾病模型和治療學研究生項目的聯合主任。「儘管這些發現很有希望，但在我們將這種方法應用於臨床之前還有很多工作要做。」
Amanda M Brown, Joshua J White, Meike E van der Heijden, Joy Zhou, Tao Lin, Roy V Sillitoe. Purkinje cell misfiring generates high-amplitude action tremors that are corrected by cerebellar deep brain stimulation. eLife, 2020; 9 DOI: 10.7554/eLife.51928