バージニア工科大学および州立大学（バージニア工科大学）の研究者は、パーキンソン病と本質的な振戦を区別できる明確な脳化学パターンを特定しました。
彼らの調査結果、 自然コミュニケーション意思決定タスク中のドーパミンとセロトニンシグナル伝達の違いは、これら2つの一般的な動き障害を理解するための新しい方向性を明らかにしています。
明確な神経化学的パターンが出現します
この研究では、2017年と2018年に実施された深い脳刺激（DBS）の手術中に収集されたデータを分析しました。そこでは、パーキンソン病または必須振戦のいずれかの患者が、金銭的なオファーを含むゲームをプレイしながら意思決定タスクを完了しました。
患者は公正なオファーと不公平なオファーの間で選択をしましたが、研究者は機械学習強化電気化学技術を使用して、意思決定と報酬処理に関与する脳領域のドーパミンとセロトニンレベルの急速な変動を測定しました。これは線条体の尾状尾状態です。
2018年に、研究者はこの実験からの初期の調査結果を発表し、 ドーパミンとセロトニンにおける秒後の変動の初めての記録 意識的な人間の参加者における積極的な意思決定中。
この最新の研究では、研究者は計算ツールを使用して、参加者がタスク中に期待を形成および更新した方法をモデル化しました。
「データは、8年前にモンタギューと研究所の彼のチームとウェイクフォレスト大学のその協力者によって収集されていましたが、私たちはより良いツールと新鮮な視点で戻ってきました。 ウィリアム「マット」ハウバージニア工科大学の神経科学学校の助教授。
セロトニンは重要な差別化要因として現れます
チームは、ゲームをプレイしている間、各障害に結びついた明確な神経化学的署名を見つけました。不可欠な振戦を伴う患者では、彼らの期待に違反した不公平な申し出は、「シーソー」化学パターンにつながりました。このパターンは、パーキンソン病患者には存在しませんでした。 1つの神経伝達物質が上昇し、もう1つの神経伝達物質が上昇し、もう1つの神経伝達物質が上昇し、意思決定中の脳活動の他の研究で見られています。
しかし、この神経化学的シグナル伝達パターンは、パーキンソン病患者には存在しないことがわかりました。
ドーパミン生産ニューロンの喪失は、パーキンソン病のよく知られている特徴です。しかし、研究者が近づいたとき、彼らはセロトニンが2つの条件を最も際立たせることを発見しました。
「私たちが驚いたのは、セロトニンがどれだけ際立っているかということでした」とハウは言いました。 「ドーパミンが破壊されただけでなく、それが予想されていただけでした。ドーパミンとセロトニンの間の正常な前後がなくなったということでした。セロトニンディップもドーパミンの上昇もありません。それは、1つのシステムが中断されているだけではありません。
セロトニンは、歴史的にパーキンソン病の理論において非常に顕著な人物ではありませんでした。これらの発見は、病気に強力な新しい光を照らすかもしれません。
強化学習からモデルを適用します
これらの違いを明らかにするために、チームは「強化学習」として知られる機械学習の形を適用しました。これにより、その行動に対する報酬または罰則を受け取ることでより多くのデータが処理されるため、パターンを検出する能力が徐々に向上します。 「理想的なオブザーバーモデル」を使用してタスクを再構成することにより、最適なエージェントが行動データを知覚、解釈、応答する方法をシミュレートすることで、チームは人間の患者の意思決定行動から新しい洞察を抽出することができました。
「彼らが追加したのは、被験者が予想したことの計算モデルでした」とハウは言いました。 「そのようにデータを再構成すると、これら2つの患者グループで脳がどのように反応したかに違いを明らかにすることができました。」
研究者たちは、参加者が期待したことと受け取ったもの（予測誤差として知られる概念）との間の不一致がセロトニン活性と密接に結びついており、患者がどの疾患を持っているかを区別するために使用できることを発見しました。
デンマークのAarhus大学の機能的に統合的な神経科学の准教授であるDan Bangは、次のように述べています。 「これは、社会的評価のような人間の認知プロセスが病気によってどのように深く形を整えているかについて、新しいウィンドウを開きます。」
改善されたツールを使用して古いデータを再検討します
この研究で使用された録音は数年前に行われましたが、分析ツールの改善により、チームは新しい洞察を明らかにすることができました。
「これらのモデルは、より多くのデータで訓練されているため、時間とともに改善します」と研究著者は言いました セス・バッテンモンタギュー研究所の上級研究員。 「この研究で使用したバージョンは、私たちが早い段階で持っていたものよりもはるかに洗練されていました。しかし、同様に重要なのは共同のアプローチでした。異なる専門知識を持つ新しい人々を連れてくることで、これまで認識していなかったパターンを見ることができました。」
「実際の臨床集団の診断または層別化に役立つ可能性のある方法で取り組みが適用されるのを見るのはエキサイティングです」とモンタギューは付け加えました。
この研究では、計算神経科学と術中記録を組み合わせることで、脳シグナル伝達の微妙な違いがどのように明らかになるかを強調しています。また、パーキンソン病と本質的な振戦を区別する際に臨床的に関連するバイオマーカーとしてのセロトニンの可能性を強調しています。
参照： Hartle AE、Kishida KT、Sands LPなど社会交流中の尾状セロトニンシグナル伝達は、本質的な振戦とパーキンソン病患者を区別します。 ナットコモン。 2025; 16（1）：7958。 doi： 10.1038/S41467-025-63079-W
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#脳のシグナル伝達はパーキンソン病と振戦を区別します
2025-09-02 16:14:00