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每年約有6萬美國人被醫生診斷患有帕金森氏癥，這是一種無法治愈的神經退行性疾病，年齡是其*風險因素。據估計，有7百萬到1千萬帕金森氏癥患者。隨著美國與人口的老齡化，我們越來越迫切需要了解帕金森氏癥的起因。
目前，研究人員知道帕金森氏癥會造成大腦中若干限定區域中的細胞死亡，這些區域中就包括位于中腦（midbrain）的大腦黑質(SNc)，大腦黑質是存有大量多巴胺神經元的兩大細胞集群之一。這些細胞釋放多巴胺，并參與各種功能，包括獎賞過程（reward processing）與隨意運動（voluntary movement）。它們的死亡會導致運動控制和平衡出現問題，而這正是帕金森癥的核心癥狀。
新的研究表明，這些帕金森癥風險zui大的腦細胞，由于他們擁有高度支化結構，因而需要極多的能量來完成自己的任務。就像一輛發動機過熱的大型汽車一樣，這些神經元容易疲勞和過早死亡。這一發現是從黑質多巴胺神經元與在附近腹側被蓋區（VTA）還有中腦的相似神經元進行能量利用的比較而得到的。這項研究發表在了8月27日的《當代生物學》（Current Biology）期刊上，本文的*作者、蒙特利爾大學的神經學家Louis-Eric Trudeau說到：“我們試圖理解為什么帕金森氏癥患者的黑質多巴胺神經元會死亡，而那么多其他的腦細胞一點問題都沒有。"
盡管在大腦中的位置幾乎挨著，但SNc上的神經元比VTA上的神經元消耗更大的能量，并且它們細胞中制造能量的線粒體持續以zui大負荷工作。經過進一步的調查，研究人員發現，這些高耗能細胞對能量的大量需求來源于這樣一個事實：它們的大小約是旁邊VTA細胞的兩倍。SNc神經元也擁有更多的軸突延伸。就像一棵分叉很多的樹，神經元個頭越大，自身生存與執行功能需要的能量也越多。
當實驗者通過加入腦信號蛋白減少軸突分支，這是一種軸突導向蛋白，會抑制神經生長，降低這些神經元中線粒體的活性，減少細胞的能量消耗及其易損性。不幸的是，這樣的做法會危及活著的神經元，特別是在老化的大腦中，它們需要增加分支去接管并補充多巴胺的儲存。
之前就提出過這樣的假設，即廣泛的突觸分支是導致多巴胺神經元易損性與帕金森氏癥的原因。但這是*次將這樣的觀點進行實驗，至少是在實驗室進行。沒有參與這項研究的拉瓦勒大學研究神經退行性疾病教授André Parent說道：這一發現是否同樣適用于活體動物還有待觀察。
我們所有人隨著年齡的增長都會失去多巴胺神經元。這對大多數人來說并不是問題，因為神經元死亡后，其它存活的神經元會接管它們的工作。然而，對于一些人，失去的神經元達到一個“臨界閾值"時，剩余的細胞就無法進行補償了。Trudeau說道，“帕金森癥是多因素積累效應性疾病。患上該疾病需要：衰老過程與突變或者接觸環境毒素。也許我們所有人都有神經元隨著年齡的增長面臨zui終死亡的風險，但是我們沒有第二個因素作用來增加這些細胞的壓力從而導致疾病發展。"在黑質中，大的多巴胺細胞需要額外的能量來運行，并且這種長期過高的壓力使它們更容易產生基因突變、受到環境影響與衰老。這些都可能是為什么他們是*個死亡的原因。
Trudeau和他的團隊現在正期待著利用這一發現的結果來改善帕金森病的嚙齒類動物模型，以便他們能夠更好地模仿靈長類動物大腦中發生的事情。因為它們的大腦更大一些，多巴胺神經元有更寬廣的覆蓋面，這可能需要它們做出更多的連接與花費更大的精力。目前，科學家們甚至不能確定大鼠或小鼠是否會患上帕金森氏癥，這可能是因為他們的細胞太小。未來的研究將有希望揭示大腦中究竟多大的細胞會對帕金森氏癥產生作用。
