紋狀體神經(jīng)元的生理功能及其對運動中樞疲勞調(diào)控研究進展

劉 軍 ，劉曉莉，喬德才

紋狀體神經(jīng)元的生理功能及其對運動中樞疲勞調(diào)控研究進展

劉 軍1，2，劉曉莉1，喬德才1

眾多研究認(rèn)為，中樞神經(jīng)系統(tǒng)不能對運動肌產(chǎn)生或維持有效的神經(jīng)沖動是運動中樞疲勞的原因之一。機體通過易化系統(tǒng)和抑制系統(tǒng)調(diào)節(jié)初級運動皮層對外周的運動輸出，基底神經(jīng)節(jié)在易化系統(tǒng)中占有重要地位。紋狀體是基底節(jié)接收和整合信息的門戶，主要接受來自皮層和丘腦的谷氨酸（Glu）和來自于黑質(zhì)的多巴胺（DA）能神經(jīng)元投射，同時受到γ-氨基丁酸（GABA）和膽堿能（Ach）中間神經(jīng)元的調(diào)節(jié)，還受腺苷、NO、5羥色胺（5-HT）等神經(jīng)遞質(zhì)或/和調(diào)質(zhì)的共同調(diào)節(jié)。諸多信號在紋狀體中等棘狀神經(jīng)元（MSNs）經(jīng)DARPP-32等信號分子整合后，通過紋狀體黑質(zhì)神經(jīng)元（直接通路）和紋狀體蒼白球神經(jīng)元（間接通路）發(fā)出投射，最終通過2條通路的平衡完成對運動的精確調(diào)控。就國內(nèi)外關(guān)于紋狀體的生理功能及運動疲勞時紋狀體可能的調(diào)控機制作一較為系統(tǒng)的綜述，為相關(guān)領(lǐng)域研究人員提供參考。

紋狀體；MSNs；DA受體；腺苷2A受體；DARPP-32；運動中樞疲勞

疲勞研究始于勞動疲勞，隨著對研究的不斷細化和深入，后來逐漸開始關(guān)注疾病后的疲勞和運動性疲勞。在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，疲勞被定義為一種時間相關(guān)的最大力量生成能力（The maximal force-generation）下降的現(xiàn)象[1]，一般表現(xiàn)為最大隨意收縮（maximal voluntary contraction，MVC）能力的減退。在運動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，NOAKES經(jīng)過多年研究認(rèn)為，疲勞是一種源于大腦的用來調(diào)控運動行為的情緒，以確保整個機體的自穩(wěn)態(tài)，提出“中樞管理模式”（central governor model）學(xué)說[2]。在持續(xù)疲勞收縮期間，自主激活不斷下降，源頭在于運動皮層的上游不能發(fā)放足夠有效的神經(jīng)沖動[3]。機體通過調(diào)節(jié)易化系統(tǒng)（facilitation system）和抑制系統(tǒng)（inhibition system）對初級運動皮層（primary motor cortex，M1）驅(qū)動而決定對外周的運動輸出[4]。運動時，來自于外周的感覺輸入到達中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS），激活抑制系統(tǒng)限制運動輸出，而動機輸入通過基底神經(jīng)節(jié)（basal ganglion）激活易化系統(tǒng)增加運動輸出。顯然，基底神經(jīng)節(jié)在對于運動的驅(qū)動上面占據(jù)中心地位。

紋狀體是基底節(jié)主要的信息輸入結(jié)構(gòu)，接受來自于皮層和丘腦的興奮性谷氨酸（glutamate，Glu）能投射后，向蒼白球外側(cè)部（GPe）和黑質(zhì)網(wǎng)狀部-蒼白球內(nèi)側(cè)部（GPi-SNr）發(fā)出GABA（gamma-aminobutyric acid，γ-氨基丁酸）能投射，同時也是中腦多巴胺（dopamine，DA）神經(jīng)元的主要投射位點。已有研究表明，包括尾核和殼核在內(nèi)的背側(cè)紋狀體在決策過程，尤其是動作選擇和通過感覺運動、認(rèn)知和動機信息整合后的動作啟始中具有重要作用[5]。

1 紋狀體本身復(fù)雜的細胞構(gòu)筑為精確調(diào)控提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

嚙齒類動物，紋狀體神經(jīng)元大約由95%的中型棘狀神經(jīng)元（medium-sized spiny neurons，MSNs）和 5%的中間神經(jīng)元組成。MSNs可以進一步細分為2個亞群，即紋狀體黑質(zhì)（striatonigral）神經(jīng)元（直接通路）和紋狀體蒼白球（striatopallidal）神經(jīng)元（間接通路）。紋狀體黑質(zhì)神經(jīng)元表達有高水平的D1型DA受體和膽堿能的M4型受體，直接投射向GPi-SNr；紋狀體蒼白球神經(jīng)元高表達有D2型DA受體和腺苷（adenosine，A）A2A受體，投射向GPe（在嚙齒類為蒼白球）。MSNs的樹突棘接受來自皮層和丘腦的神經(jīng)終末形成不對稱突觸[6]。每個MSNs接受和會聚5～10 000個來自不同神經(jīng)元的興奮性輸入，同時也接受紋狀體GABA能和膽堿能中間神經(jīng)元的輸入，對中間神經(jīng)元抑制非常敏感。中間神經(jīng)元至少包含3種類型：大的膽堿能無棘神經(jīng)元，已被證明與神經(jīng)元的緊張性激活有關(guān)[7]；中型無棘且表達有PV（parvalbumin）的GABA能神經(jīng)元，在功能分類上與快速尖鋒放電（fast-spiking，F(xiàn)S）中間神經(jīng)元有關(guān)[8]；共表達有神經(jīng)肽Y（neuropeptide Y，NPY）、生長抑素（somatostatin，SOM）和一氧化氮合酶（NOS）的中間神經(jīng)元，這類神經(jīng)元在功能上和低閾值尖鋒放電（low-threshold spiking，LTS）神經(jīng)元關(guān)系密切[8]（見圖1）。

圖1 紋狀體在皮層-基底神經(jīng)節(jié)-丘腦回路中的門控作用Figure1 The role of striatum on gate-control for cortico-basal ganglia thalamocortical loops

1.1 皮層和丘腦谷氨酸對紋狀體神經(jīng)元的調(diào)控

紋狀體黑質(zhì)神經(jīng)元（D1-MSNs）接受來自于感覺運動皮層的Glu能輸入后，發(fā)出軸突到丘腦運動核的GABA能GPi和SNr神經(jīng)元被抑制；而紋狀體蒼白球神經(jīng)元（D2-MSNs）也可以接受來自于皮層Glu能的投射，然后抑制GPe的GABA能蒼白球神經(jīng)元，于是丘腦底核（STN）的Glu能神經(jīng)元被去抑制，后者進一步激活位于GPi和SNr的抑制性輸出。一般認(rèn)為，激活直接通路可以促進動作選擇和運動，激活間接通路導(dǎo)致皮層運動驅(qū)動減少而抑制運動。

利用細胞特定類型的全細胞電壓鉗記錄技術(shù)，可以在細菌人工染色體（bacterial artificial chromsomes，BAC）轉(zhuǎn)基因小鼠上觀察到D1-和D2-MSNs的不同生理特征。D2-MSNs有更高的NMDA/AMPA比值，另外，相比D1-MSNs有更高的配對脈沖比（paired-pulse ratio，PPR），這提示，到達D2-MSNs的皮層紋狀體輸入對神經(jīng)遞質(zhì)的釋放具有更強的調(diào)控能力[9]。到目前為至，對于丘腦紋狀體投射的了解仍然遠少于皮層紋狀體投射。有學(xué)者觀察到，丘腦紋狀體突觸NMDA/AMPA比值低于皮層紋狀體突觸，在丘腦紋狀體的軸突和D1/D2-MSNs之間形成的突觸之間也不存在顯著差異[10]。

1.2 紋狀體內(nèi)部中間神經(jīng)元的調(diào)控

1.2.1 局部GABA能神經(jīng)元的調(diào)控 紋狀體的GABA能中間神經(jīng)元對于MSNs和鄰近的中間神經(jīng)元都形成前饋性質(zhì)的抑制性突觸連接。盡管與背側(cè)紋狀體中間神經(jīng)元的數(shù)量相比，MSNs數(shù)量少得多，但可以通過GABA能傳遞對MSNs施加強大的抑制作用[10]。相比MSNs，F(xiàn)SIs（快速尖鋒放電神經(jīng)元）更容易接受來自皮層的信息并做出反應(yīng)，然后對所有類型的MSNs施加快速的抑制影響，在BAC轉(zhuǎn)基因小鼠的研究中，F(xiàn)SIs更優(yōu)先作用于D1-MSNs[11]。此外，GABAA受體對D1-和D2-MSNs的作用存在顯著差異，電流通過GABAA受體抑制D2-MSNs對皮層紋狀體刺激做出反應(yīng)，而易化D1-MSNs并使之去極化。NPY-LTS因與MSNs、膽堿能中間神經(jīng)元和FSIs之間的連接更為稀疏，所以調(diào)控作用相對較弱。但在DA缺損狀態(tài)下，GABA能通過LTS對MSNs的抑制作用增強[12]。

1.2.2 Ach對中間神經(jīng)元和MSNs的調(diào)控 乙酰膽堿（acetylcholine，ACh）是由紋狀體內(nèi)無棘大膽堿能中間神經(jīng)元分泌的神經(jīng)調(diào)質(zhì)。N型乙酰膽堿受體（nicotinicACh receptors，nAChR）主要在突觸前DA能神經(jīng)末梢表達，可以通過啟動去極化和鈣信號調(diào)節(jié)而增強DA釋放[10]。到達DA能末梢的Ach被膽堿脂酶迅速水解，防止nAChR失敏，允許膽堿能活動繼續(xù)有效調(diào)節(jié)DA軸突末梢，并以動作電位依賴的方式釋放DA[13]。此外，膽堿能中間神經(jīng)元能夠募集不同的GABA能回路去調(diào)飾MSNs的輸出能力。Ach可以通過nAChR直接去極化FSIs，進而通過在FSI終末的突觸前M型Ach受體（mAChR，毒蕈堿受體）減弱對MSNs的GABA能抑制[14]。

1.3 中腦DA對紋狀體神經(jīng)元的調(diào)控

中腦DA能神經(jīng)支配修飾紋狀體MSNs、GABA能和膽堿能中間神經(jīng)元。DA受體可分為D1樣（D1和D5受體）或D2樣（D2，D3和D4）。利用BAC小鼠，可以清楚地顯示表達D1和D2受體的MSNs在形態(tài)學(xué)和樹突興奮性方面的差異[15]。D1受體富集于投向直接通路的MSNs，起興奮作用；而D2受體主要定位于間接通路MSNs，有抑制效果。DA通過這2種受體調(diào)節(jié)2條通路的平衡。

總的來說，DA通過D1受體修飾直接通路MSNs，目的在于增加尖鋒放電和胞體的去極化，通過D2受體信號減少突觸前Glu釋放。DA也可以修飾局部GABA能神經(jīng)元，F(xiàn)SIs可以由DA通過D2樣受體興奮。研究也證實，D5受體激活可以對FSIs膜電位去極化，而D2受體激動劑可以減低FSIs突觸前GABA能神經(jīng)傳遞[16]。DA還可以通過D2樣受體修飾膽堿能中間神經(jīng)元，D2受體激活可以通過抑制電壓依賴性Na+通道而抑制膽堿能自發(fā)放電活動，通過超極化激活環(huán)核苷酸門控陽離子通道2（hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channels，HCN2）降低超極化激活的去極化電流[17]。

1.4 腺苷A2A受體對紋狀體神經(jīng)元的調(diào)控

腺苷（adenosine，A）有4種受體，A1、A2A、A2B和A3，除A2A較集中的表達在基底節(jié)中外，其余3種在腦中有較廣泛的分布。A2A受體在紋狀體高表達，特別是集中于D2-MSNs的樹突棘上，尤其是在Glu能突觸附近。Glu能突觸在樹突棘的頭部，而DA能的傳入在樹突棘的頸部，這種解剖結(jié)構(gòu)是DA和腺苷對樹突棘Glu能有效調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)[18]。在分子層面，A2AR偶聯(lián)Gs激活A(yù)C，興奮神經(jīng)元活動，拮抗DA通過D2受體對AC的抑制。最近的研究發(fā)現(xiàn)，A2A受體和D2受體形成二聚體從而影響后者的信號通路。另外，紋狀體膽堿能神經(jīng)元的神經(jīng)末梢也可以表達A2AR，調(diào)控Ach的釋放，從而影響到GABA能投射神經(jīng)元的活性；紋狀體A2A受體和mGlu5受體也存在共定位和協(xié)同作用，聯(lián)用兩者拮抗劑可以增強運動行為[19]。A2A受體興奮可以降低DA的神經(jīng)傳遞和對D2受體的親和力。所以A2A受體在對紋狀體GABA能投射神經(jīng)元的輸出調(diào)節(jié)上具有重要作用。

2 DARPP-32對紋狀體信息的整合

多巴胺和cAMP調(diào)節(jié)的磷蛋白（dopamine-and cAMP-regulated phosphoprotein，DARPP-32）在DA信息傳遞及整合中具有重要作用，在尾、殼核MSNs的胞質(zhì)中均有密集表達。DARPP-32的生物學(xué)功能主要通過其氨基酸序列中的4個磷酸化位點，即Thr34（蘇氨酸殘基）、Thr75、Ser102（絲氨酸殘基）和Ser137的磷酸化和去磷酸化完成其復(fù)雜的雙向調(diào)節(jié)功能，包括改變膜上的離子通道狀態(tài)、轉(zhuǎn)錄因子活性、上調(diào)或者下調(diào)基因表達，也與完成獎賞、運動等生理功能密切相關(guān)[20]。PKA/PKG（蛋白激酶A/G）、CDK5（cyclin dependent kinase-5）可以分別磷酸化Thr34和Thr75位點，而PP-2B（calcineurin，鈣調(diào)磷酸酶）和PP-2A可以分別對上述位點去磷酸化。CK2（caseine kinase 2）和CK1可以分別磷酸化Ser102和Ser137位點，這2個位點的磷酸化又可以促進Thr34磷酸化水平，而Thr75磷酸化可以抑制PKA對Thr34的磷酸化。所以，Thr34的磷酸化在DARPP-32發(fā)揮生理作用時占有中心地位，但其主要影響因素PKA和PP-2B又受到其他蛋白激酶和蛋白磷酸酶的調(diào)節(jié)，后者的活化和抑制與神經(jīng)元上接受到的神經(jīng)遞質(zhì)或調(diào)質(zhì)的種類、數(shù)量及受體數(shù)量和活化程度等因素密切相關(guān)。

背側(cè)紋狀體MSNs既受到前面提及的DA、GABA、Glu、腺苷、阿片肽、Ach、神經(jīng)緊張素（Neurotensin，NT）、膽囊收縮素（CCK）等的調(diào)節(jié)，還受到5羥色胺（5-HT）、NO等調(diào)節(jié)。MSNs接受到信息后，通過偶聯(lián)不同的G蛋白或者改變離子通道構(gòu)象，進一步上調(diào)或者下調(diào)cAMP/cGMP或Ca2+等胞內(nèi)第二信使的濃度，再通過PKA/PKG使Thr34磷酸化或者通過PP-2B使Thr34去磷酸化。Thr34的磷酸化是PP-1的強效抑制劑，后者在胞內(nèi)可以完成對受體、離子通道、轉(zhuǎn)錄因子、ATP酶、遞質(zhì)合成限速酶等的調(diào)節(jié)功能[21]。

3 紋狀體對運動中樞疲勞的調(diào)控

在研究PD、亨廷頓病、肌張力障礙等疾病后疲勞產(chǎn)生的病理機制時發(fā)現(xiàn)，紋狀體功能失調(diào)是其產(chǎn)生的主要原因，于是紋狀體對于運動及疲勞的調(diào)控得到關(guān)注和重視。在一項對疲勞前后大鼠新紋狀體神經(jīng)元自發(fā)放電記錄的實驗中觀察到，疲勞后，高頻放電神經(jīng)元數(shù)量明顯增加，且這些神經(jīng)元主要位于紋狀體外側(cè)深部區(qū)域[22]。另外一項采用金屬微電極對力竭運動過程中大鼠紋狀體神經(jīng)元局部場電位（local field potentials，LFPs）記錄的研究中觀察到，在力竭運動過程中，紋狀體LFPs活動具有階段性特征，放電頻率先逐漸升高、再逐漸降低至力竭[23]。這從一定程度上證實了紋狀體確實參與了對運動疲勞的調(diào)控。

3.1 紋狀體神經(jīng)遞質(zhì)對疲勞的調(diào)控

更多的研究是圍繞紋狀體內(nèi)DA、5-HT、GABA、Glu等神經(jīng)遞質(zhì)的代謝對疲勞的調(diào)控而展開的，其中又以對DA的研究和爭議較多。但比較一致的結(jié)論是，適量運動會使DA含量及釋放增加，后來進一步明確，紋狀體是增加的主要腦區(qū)之一[24]。但在力竭時，DA的變化和角色則存在爭議，一些研究認(rèn)為，力竭時紋狀體DA或僅有上升趨勢（王斌等，2002），或增加10%（侯莉娟等，2010），或增加27.35%[25]，或增加50%（楊東升等，2011）等。這部分是因為測試方法不同（組織勻漿的總含量和微透析細胞外液中的釋放量之間的差異），而且有些文獻在討論中顯然忽略了運動強度和運動持續(xù)時間對結(jié)果的影響。但也有很多文獻認(rèn)為，運動期間DA的增加只與運動動物的姿勢、方向和速度有關(guān)，而與動物的訓(xùn)練狀態(tài)、運動方式、持續(xù)時間和性別等因素?zé)o關(guān)[24]，不過這些文獻多是集中于2000年之前的研究。近年來的研究，更多還是支持中樞疲勞的產(chǎn)生與DA的下降是緊密相關(guān)的[24，26]?；谶@樣的假設(shè)，通過增加DA的合成、刺激細胞外DA的釋放、抑制DA的重攝取，或者直接刺激DA神經(jīng)元和/或DA受體等方式都被研究用于延緩運動疲勞，其中有一些已經(jīng)成功應(yīng)用于實踐[24]。如前所述，紋狀體的DA對于基底節(jié)的2條通路有直接的調(diào)節(jié)與控制作用，DA下降會使基底節(jié)不能通過丘腦對皮層發(fā)放有效的神經(jīng)沖動[27]。據(jù)此也有理由認(rèn)為，DA下降是疲勞誘使因素之一。而在對5-HT的研究上，結(jié)論則是一致的，疲勞時紋狀體5-HT含量增高，且5-HT/DA比值升高，后者則被公認(rèn)為是更能有效反應(yīng)中樞疲勞的敏感指標(biāo)。

運動期間，5-HT的增加可以通過抑制DA系統(tǒng)而誘發(fā)疲勞，5-HT激動劑可以阻止運動導(dǎo)致DA的增加，而其拮抗劑則可防止在力竭時DA及其代謝物的下降（BAILEY，1993）。而且有研究發(fā)現(xiàn)，大強度運動可能通過降低ERK1/2活性和通過DARPP-32-Thr75磷酸化而抑制PKA活性，從而減弱CREB磷酸化，最終降低基底節(jié)DA信號的傳遞效率而導(dǎo)致內(nèi)隱記憶損傷（AGUIAR，2010）。力竭運動過程中產(chǎn)生的活性氧也可能通過氧化四氫生物喋呤（BH4）而影響苯丙氨酸羥化酶（phenylalanine hydroxylase，PAH）和酪氨酸羥化酶（tyrosine hydroxylase，TH）的活力，導(dǎo)致DA的生成障礙[28]。BDNF能夠刺激DA釋放和增加DA神經(jīng)元的存活，有研究證實，在健康成年男性運動員運動至疲勞時，BDNF短暫增加[29]；另外一項發(fā)現(xiàn)，運動大鼠黑質(zhì)致密部的喙部BDNFmRNA表達相比久坐組大鼠明顯增高，其介導(dǎo)對基底節(jié)DA系統(tǒng)的保護可能是延緩疲勞的機制之一[24]。喬德才等（2007）的實驗也取得了與此較為一致的結(jié)果，表明疲勞大鼠紋狀體BDNF顯著上調(diào)。另外，有研究使用微透析方法動態(tài)觀察力竭運動大鼠紋狀體GABA和Glu的動態(tài)變化，認(rèn)為，紋狀體內(nèi)Glu和GABA的濃度變化也是導(dǎo)致運動疲勞時神經(jīng)元興奮性改變以及大鼠運動能力降低的重要原因（喬德才，2011）。

3.2 紋狀體神經(jīng)遞質(zhì)受體及其他因素對疲勞的調(diào)控

關(guān)于紋狀體的受體及胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及整合對疲勞的調(diào)控的研究才剛起步，其中又以DA和5-HT受體研究較多。在一項用定量原位雜交技術(shù)檢測紋狀體5-HT1B自身受體、D2DR突觸后受體和自身受體、D1DR突觸后受體的研究中，研究者將大鼠分為高運動能力組（HCR）和低運動能力組（LCR），發(fā)現(xiàn)2組大鼠突觸后5-HT1BmRNA受體在紋狀體無明顯差異，但中縫背核和中縫正中核的突觸前5-HT1B自身受體在HCR組表達明顯增高，而中縫核發(fā)出大量的5-HT投射到包括紋狀體在內(nèi)的所有腦區(qū)，提示HCR組可能通過限制運動時5-HT的增高而達到延緩疲勞的效果；但HCR組在SNc和VTA區(qū)的D2DRmRNA自身受體表達更高，意味著中腦DA合成受限，而且HCR組在紋狀體背中部喙區(qū)突觸后D2DRmRNA表達也增高，而在紋狀體其他區(qū)域則無差異，D1DRmRNA表達組間沒有差異。但突觸前，D2DRm-RNA自身受體對DA的抑制可以被DA激動劑（如可卡因或安非他明）所中止。另外，內(nèi)源性的DA調(diào)節(jié)因素還受TH和DAT（dopamine tralasporter，DA轉(zhuǎn)運體）的影響，TH增加導(dǎo)致合成增多或DAT降低導(dǎo)致重吸引減少，都可以對抗D2自身受體對DA的限制[30]。也有研究證實，6周跑輪訓(xùn)練可以有效增加TH mRNA的表達，減少SNc D2DR自身受體mRNA的表達，增加紋狀體D2DR突觸后受體mRNA的表達，提示訓(xùn)練可以通過增強D2受體介導(dǎo)的基底神經(jīng)節(jié)間接通路的調(diào)控而延緩疲勞[24]。

另外，有研究利用核磁共振波譜（magnetic resonance spectroscopy，MRS）技術(shù)觀察男大學(xué)生疲勞前后紋狀體1H譜物質(zhì)的變化后發(fā)現(xiàn)，氮-乙酰天門冬氨酸（NAA）、α-氨基酸（α-Glx）和乳酸（Lac）于運動前后變化明顯（侯莉娟，2010）。影響紋狀體調(diào)控疲勞的因素還有能量因素，在對力竭運動過程中紋狀體乳酸和葡萄糖的實時動態(tài)觀察的研究中發(fā)現(xiàn)，力竭時能量物質(zhì)葡萄糖和乳酸的顯著降低使其不能滿足神經(jīng)元正常活動也是誘導(dǎo)疲勞發(fā)生的重要機制（楊東升，2009）。

4 結(jié)語

運動中樞疲勞的原因之一是，中樞不能產(chǎn)生或維持足夠的神經(jīng)沖動到達工作肌，而基底節(jié)在運動驅(qū)動的易化系統(tǒng)中占據(jù)重要地位。紋狀體是基底節(jié)信息接受和整合的門戶，來自于皮層和丘腦的Glu神經(jīng)投射和黑質(zhì)的DA投射以及紋狀體中間神經(jīng)元組成的復(fù)雜回路共同調(diào)節(jié)紋狀體的2條輸出通路，通過運動丘腦向皮層發(fā)放合適有效的沖動而易化運動。相比近年來基礎(chǔ)研究對于紋狀體生理功能研究的快速深入推近，紋狀體在運動疲勞調(diào)控中的作用研究才剛剛起步，DA、5-HT、GABA、Glu等神經(jīng)遞質(zhì)對疲勞的調(diào)控研究相對較多，有些已經(jīng)取得一定的共識，如5-HT在疲勞發(fā)生中的作用，但更多的還存在爭議或者認(rèn)識不清，如DA在中樞疲勞中的作用。另外，紋狀體內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如A2A和D2受體之間相互作用對于紋狀體傳出通路的影響，疲勞時紋狀體接受諸多遞質(zhì)、神經(jīng)肽和激素等的信號變化后內(nèi)部如何整合，并對細胞功能產(chǎn)生什么樣的影響，以及紋狀體發(fā)出的直接和間接通路在疲勞調(diào)控中到底如何發(fā)揮作用等都是懸而未決、有待相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者繼續(xù)深入探究的問題。

[1]V?LLESTAD N.Measurement of human muscle fatigue[J].J Neurosci Methods，1997 ，74（2）：219-227.

[2]NOAKES T D.Fatigue is a Brain-Derived Emotion that Regulates the Exercise Behavior to Ensure the Protection of Whole Body Homeostasis[J].Front Physiol，2012，3：1-13.

[3]GANDEVIA S C，ALLEN G M，BUTLER J E，et al.Supraspinal factors in human muscle fatigue：evidence for suboptimal output from the motor cortex[J].J Physiol，1996，490（Pt 2）：529-536.

[4]TANAKA M，WATANABE Y.Supraspinal regulation of physical fatigue[J].Neurosci Biobehav Rev，2012，36（1）：727-734.

[5]BALLEINE B W，DELGADO M R，HIKOSAKA O.The role of the dorsal striatum in reward and decision-making[J].J Neurosci，2007，27（31）：8161-8165.

[6]DOIG N M，MOSS J，BOLAM J P.Cortical and thalamic innervation of direct and indirect pathway medium-sized spiny neurons in mouse striatum[J].J Neurosci，2010 ，30（44）：14610-14618.

[7]CRAGG S J.Meaningful silences：how dopamine listens to the ACh pause[J].Trends Neurosci，2006，29（3）：125-131.

[8]KAWAGUCHI Y，WILSON C J，AUGOOD S J，et al.Striatal interneurones：chemical，physiological and morphological characterization[J].Trends Neurosci，1995，18（12）：527-535.

[9]DING J，PETERSON J D，SURMEIER D J.Corticostriatal and thalamostriatal synapses have distinctive properties[J].J Neurosci，2008，28（25）：6483-6492.

[10]DO J，KIM J I，BAKES J，et al.Functional roles of neurotransmitters and neuromodulators in the dorsal striatum[J].Learn Mem，2012，20（1）：21-28.

[11]GITTIS A H，NELSON A B，THWIN M T，et al.Distinct roles of GABAergic interneurons in the regulation of striatal output pathways[24].J Neurosci，2010，30（6）：2223-2234.

[12]DEHORTER N，GUIGONI C，LOPEZ C，et al.Dopamine-deprived striatal GABAergic interneurons burst and generate repetitive gigantic IPSCs in medium spiny neurons[J].J Neurosci，2009，29（24）：7776-7787.

[13]ZHOU F M，LIANG Y，DANI J A.Endogenous nicotinic cholinergic activity regulates dopamine release in the striatum[J].Nat Neurosci，2001，4（12）：1224-1229.

[14]KOóS T，TEPPER J M.Dual cholinergic control of fast-spiking interneurons in the neostriatum[J].J Neurosci，2002，22（2）：529-535.

[15]DAY M，WOKOSIN D，PLOTKIN J L，et al.Differential excitability and modulation of striatal medium spiny neuron dendrites[J].J Neurosci，2008，28（45）：11603-11614.

[16]GAGE G J，STOETZNER C R，WILTSCHKO A B，et al.Selective activation of striatal fast-spiking interneurons during choice execution[J].Neuron，2010，67（3）：466-479.

[17]DENG P，ZHANG Y，XU Z C.Involvement of I（h）in dopamine modulation of tonic firing in striatal cholinergic interneurons[J].J Neurosci，2007，27（12）：3148-3156.

[18]FERRé S，CIRUELA F，CANALS M，et al.Adenosine A2A-dopamine D2 receptor-receptor heteromers.Targets for neuro-psychiatric disorders[J].Parkinsonism Relat Disord，2004，10（5）：265-271.

[19]OBESO J A，RODRIGUEZ-OROZ M C，JAVIER BLESA F，et al.The globus pallidus pars externa and Parkinson's disease.Ready for prime time[J].Exp Neurol，2006 ，202（1）：1-7.

[20]QI Z，MILLER G W，VOIT E O.The internal state of medium spiny neurons varies in response to different input signals[J].BMC Syst Biol，2010（4）：26.

[21]SVENNINGSSON P，NISHI A，F(xiàn)ISONE G，et al.DARPP-32：an integrator of neurotransmission[J].Annu Rev Pharmacol Toxicol，2004，44：269-296.

[22]喬德才，侯莉娟，何德富，等.運動疲勞對大鼠新紋狀體神經(jīng)元電活動的影響[J].中國運動醫(yī)學(xué)雜志，2005，24（6）：676-680.

[23]喬德才，李許貞，劉曉莉，等.力竭運動過程中大鼠紋狀體神經(jīng)元局部場電活動的動態(tài)研究[J].中國運動醫(yī)學(xué)雜志，2012，31（10）：855-860.

[24]FOLEY T E，F(xiàn)LESHNER M.Neuroplasticity of dopamine circuits after exercise： implications for central fatigue[J].Neuromolecular Med，2008，10（2）：67-80.

[25]HEYES M P，GARNETT E S，COATES G.Nigrostriatal dopaminergic activity is increased during exhaustive exercise stress in rats[J].Life Sci，1988，42（16）：1537-1542.

[26]李青，張?zhí)N琨.力竭運動恢復(fù)期大鼠紋狀體微透析液中DA、5-HT及其代謝物的動態(tài)變化[J].體育科研，2013，34（3）：46-50.

[27]NYBO L，SECHER N H.Cerebral perturbations provoked by prolonged exercise[J].Prog Neurobiol，2004，72（4）：223-261.

[28]FELGER J C，MILLER A H.Cytokine effects on the basal ganglia and dopamine function：the subcortical source of inflammatory malaise[J].Front Neuroendocrinol，2012，33（3）：315-327.

[29]ROJAS VEGA S，STRüDER H K，VERA WAHRMANN B，et al.Acute BDNF and cortisol response to low intensity exercise and following ramp incremental exercise to exhaustion in humans[J].Brain Res，2006，1121（1）：59-65.

[30]FOLEY T E，GREENWOOD B N，DAY H E，et al.Elevated central monoamine receptor mRNA in rats bred for high endurance capacity：implications for central fatigue[J].Behav Brain Res，2006，174（1）：132-142.

Physiological Function of Striatal Neurons and Its Modulation to Exercise-Induced Central Fatigue

LIU Jun1，2，LIU Xiaoli1，QIAO Decai1
（1.School of PE and Sport，Beijing Normal University，Beijing 100875，China；2.Dept.of Health Sciences，Xi'an Physical Education Uni?versity，Xi'an 710068，China）

Numerous researches consider that central nervous system can’t drive motor muscles effectively is one of the reasons of exercise induced fatigue.The organism regulates primary motor cortex through facilitation system and inhibitory system，and the basal ganglia play an important role in the facilitation system.The striatum is the key to receive and integrate information in the basal ganglia，mainly receives glutamatergic neurons projection coming from cere?bral cortex and thalamus，it also mainly receives dopaminergic neurons projection which come from substantia nigra，at the same time，the striatum receives regulation of GABAergic and cholinergic interneurons，and it receives co-regulation of neurotransmitters and neuromodulators，such as adenosine，NO and 5-HT and so on.Many signals integrate via DARPP-32 and other signal molecules in striatal medium spiny neurons，afterwards it projects through striatoni?gral neurons（direct pathway）and striatopallidal neurons（indirect pathway），and finally it finishes accurately the control of movement via the balance of the two pathways.The article gives a systematic review of the studies progressing on physiological function of striatal and its possible regulation mechanism in exer?cise-induced central fatigue，in order to provide reference for related researchers.

striatum；medium-sized spiny neurons；dopamine receptor；adenosine A2A receptor；DARPP-32；exercise-induced central fatigue

G 804.2

A

1005-0000（2014）02-161-04

2013-11-16；

2014-03-08；錄用日期：2014-03-09

國家自然科學(xué)基金項目（項目編號：31171138，31340025）；北京市自然科學(xué)基金項目（項目編號：5142012）

劉 軍（1980-），男，甘肅民勤人，講師，在讀博士研究生，研究方向為運動疲勞的機制與調(diào)控；通信作者：喬德才（1957-），男，山西呂梁人，博士，教授，研究方向為運動生理與神經(jīng)心理學(xué)。

1.北京師范大學(xué)體育與運動學(xué)院，北京100875；2.西安體育學(xué)院健康科學(xué)系，陜西西安710068。