Meynert의 콜린성 기저 전뇌 핵은 만성 통증을 조절합니다

Nature Communications 13권, 기사 번호: 5014(2022) 이 기사 인용

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Meynert의 기저 핵(NBM)은 신피질 활동의 심오한 조절을 통해 주의력, 각성 및 인지에서 매우 중요한 기능을 유지하며 알츠하이머병 및 파킨슨병 치매의 핵심 표적으로 떠오르고 있습니다. 그러나 통증 인식에서 신피질 영역의 중요한 역할에도 불구하고 NBM은 만성 통증 모델에서 연구되지 않았습니다. 여기, 행동하는 쥐의 생체 내 사극 기록을 사용하여 우리는 베타 및 감마 진동 활동이 유해한 자극에 의해 NBM에서 유발되고 최고 염증성 통증과 같은 행동에서 촉진된다는 것을 보고합니다. NBM 콜린성-GABA성 뉴런의 광유전적 및 화학적 발생적 세포 특이적, 가역적 조작은 통각 과민증의 내인성 조절에서의 역할을 밝혀냅니다. 이는 전변연 피질에 대한 투영을 통해 나타나며 5층 매개 항통각을 초래합니다. 우리의 데이터는 통증과 같은 행동의 신피질 처리에 대한 하향식 제어에서 NBM의 중요성을 밝혀줍니다.

만성 통증 장애의 적절한 치료에 대한 주요 장애는 통증 인식과 급성 통증에서 만성 통증으로의 전환에 대한 조절의 기초가 되는 뇌 회로에 대한 불완전한 지식으로 인해 발생합니다. 따라서 이들의 해명은 치료적 발전뿐만 아니라 기계적 통찰력을 얻는 데 중요합니다. 뇌 회로의 기능적 조사에 대한 최근 연구는 통증과 관련된 일부 뇌 네트워크의 구조-기능 특성에 대한 획기적인 발전을 가져왔으며 특히 신피질 영역의 핵심 역할을 밝혀냈습니다1. 통증 인식은 상황적, 환경적, 심리사회적 요인에 의해 심오하게 조절됩니다. 신경 메커니즘에 기여하면서 GABA성, 도파민성 및 세로토닌성 경로2로부터의 구심성 입력에 의한 신피질 처리의 조절에 대한 통찰력이 나타나고 있습니다.

이에 비해, 통증 인식을 조절하는 뇌의 콜린성 경로의 범위와 기능에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 이는 이온성 니코틴성 수용체와 대사성 무스카린성 수용체를 통한 콜린성 신호전달이 통증과 진통에 미치는 영향을 보고한 지난 20년간의 광범위한 약리학 연구와는 대조적입니다3. 콜린성 리간드의 전신, 말초 및 척수 투여는 통각을 조절하며 중앙 투여에 대한 연구는 아편유사성 진통 및 하강 조절 시스템에서 콜린성 신호 전달을 암시합니다. 그러나 통증 완화를 위한 콜린성 조절을 활용하는 데에는 주로 콜린성 입력의 기원에 대한 설명과 관련하여 기본 회로를 이해하는 데 큰 차이가 있기 때문에 거의 진전이 없었습니다. 이는 촉진 효과와 억제 효과가 모두 콜린성 수용체의 약리학적 조절과 연관되어 있기 때문에 특히 중요하며, 이는 수용체 매개 신호 전달의 다양성뿐만 아니라 신경계의 콜린성 조절 위치에도 기인할 수 있습니다.

뇌에서 콜린성 뉴런은 미상피질과 같은 특정 영역에 국소 개재뉴런 형태로 풍부하거나 기저 전뇌와 뇌간의 콜린성 핵 Ch1-Ch6에 조직되어 먼 표적에 대한 투사 뉴런으로 기능합니다4. 이들 중 기저 전뇌 시스템은 내측 중격(MS)의 뉴런과 주로 해마를 표적으로 하는 Broca 대각선 밴드(vDB)의 수직 가지를 포함하는 개별 그룹의 콜린성 세포(Ch1-Ch4)로 구성됩니다. Ch4는 주로 신피질 맨틀로의 콜린성 입력을 설명하고 또한 편도체4로 투사합니다. 설치류 뇌에서 Ch4와 가장 유사한 구조는 기저핵(NBM; Meynert의 기저 핵)에 의해 제공되며, 또한 무질질(substantia innominata)이라고 불리는 전교차의 복부 밴드로 확장됩니다. 이 연구에서 NBM이라는 용어는 다른 여러 발표된 연구(예: 참조 5, 그림 1a의 개략도)와 일치합니다. 이 부분은 기저 전뇌의 피질피질 돌기의 가장 큰 구성 요소를 포함하며 본질적으로 압도적으로 콜린성입니다. NBM은 각성, 주의, 두려움, 사회적 인식 기억을 포함한 사회적 상호 작용과 같은 특정 핵심 기능에서 조절 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다5. 더욱이, NBM은 피라미드 뉴런과 GABA성 개재뉴런을 모두 포함하는 니코틴 및 무스카린 메커니즘을 통해 피질 회로의 "신호 대 잡음" 비율을 향상시켜 감각 처리의 예민함을 날카롭게 하는 데 연루되어 있습니다6,7. 이러한 특성은 통증에 대한 신피질 처리의 중요성을 고려할 때 NBM을 통증 인식과 그 가소성을 조절하는 중요한 위치에 잠재적으로 배치합니다1. 그러나 놀랍게도 NBM은 흥분독성 병변과 콜린성 그룹의 광범위한 독소 매개 절제에 대한 몇 가지 연구를 제외하고 통증과 관련하여 거의 연구되지 않았습니다. 중요한 것은 기본 기본 회로를 기능적으로 설명하는 연구가 없다는 것입니다. 더욱이 NBM의 활동 패턴이 통증과 관련하여 변하는지 여부와 어떻게 NBM이 생체 내 만성 통증으로 전환되는 동안 가소성을 겪는지는 아직 알려지지 않았습니다.