Dynamic rewiring of neural circuits in the motor cortex in mouse models of Parkinson's disease

神经科学 多巴胺 帕金森病 突触可塑性 运动皮层 生物 神经可塑性 心理学 受体 医学 疾病 内科学 生物化学 刺激
作者
Lili Guo,Huan Xiong,Jae‐Ick Kim,Yu‐Wei Wu,Rupa R. Lalchandani,Yuting Cui,Yu Shu,Tonghui Xu,Jun Ding
出处
期刊:Nature Neuroscience [Nature Portfolio]
卷期号:18 (9): 1299-1309 被引量:165
标识
DOI:10.1038/nn.4082
摘要

Using in vivo imaging, the authors explore how dopamine loss in Parkinson’s disease mouse models affects synaptic plasticity in motor cortex. They find that dopamine D1 and D2 receptor signaling distinctly regulates dendritic spine dynamics and that dopamine loss results in atypical synaptic adaptations. These mechanisms may contribute to impaired motor performance in Parkinson's disease. Dynamic adaptations in synaptic plasticity are critical for learning new motor skills and maintaining memory throughout life, which rapidly decline with Parkinson's disease (PD). Plasticity in the motor cortex is important for acquisition and maintenance of motor skills, but how the loss of dopamine in PD leads to disrupted structural and functional plasticity in the motor cortex is not well understood. Here we used mouse models of PD and two-photon imaging to show that dopamine depletion resulted in structural changes in the motor cortex. We further discovered that dopamine D1 and D2 receptor signaling selectively and distinctly regulated these aberrant changes in structural and functional plasticity. Our findings suggest that both D1 and D2 receptor signaling regulate motor cortex plasticity, and loss of dopamine results in atypical synaptic adaptations that may contribute to the impairment of motor performance and motor memory observed in PD.
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