低氧预适应增强大鼠海马神经元的耐缺氧能力

本研究对整体大鼠进行了模拟不同海拔高度（3000、5000m）的低氧预适应,然后观察了急性致死性缺氧对这些大鼠海马脑片诱发群锋电位的影响。结果显示,经低氧预适应的大鼠其海马脑片在给予急性缺氧后,CA1区缺氧损伤电位（hypoxic injury potential,HIP）出现时间以及突触前排放（presynaptic volley,PV）消失时间均明显延迟;其中5000m预适应组的延迟程度比3000m组明显。复氧后,PV的恢复率在3000m和5000m低氧预适应组均明显高于对照组。本研究结果提示,整体动物的低氧预适应可以增强离体海马脑片神经元的耐缺氧能力。     

七氟醚预处理对大鼠海马脑片缺氧无糖损伤的保护作用:线粒体KATP通道的作用

利用离体海马脑片缺氧无糖(oxygen-glucose deprivation,OGD)损伤模型,探讨七氟醚预处理对神经细胞的保护作用及该作用与线粒体内膜ATP敏感钾通道(mitochondrial ATP-sensitive potassium channels,mitoKATPchannels)的关系,随机将脑片用2%、4%、6%七氟醚,以及6%七氟醚复合mitoKATP通道阻滞剂5-羟基奎酸盐(5-hydroxydecanoic acid,5-HD)预处理30 min,观察OGD损伤14 min复氧1 h期间顺向群峰电位(orthodromic population spike,OPS)的变化,并应用透射电镜观察细胞超微结构的改变.结果表明,与单纯OGD组相比,七氟醚预处理可使海马脑片OPS消失时间明显延长(P＜0.01),使OPS明显恢复,其中4%、6%七氟醚组的恢复率均为71.4%(P＜0.05 vs OGD),相应恢复程度为(61.0±42.3)%和(78.7±21.1)%(P＜0.01),而且6%七氟醚的保护作用可被5-HD取消.OGD组的海马CA1区锥体细胞明显水肿,核膜皱缩、破裂,染色质聚集,线粒体肿胀畸形,嵴断裂或消失,而4%和6%七氟醚组仅见海马CA1区锥体细胞轻度水肿,核膜皱缩不明显,染色质均匀,线粒体轻度肿胀.结果提示,七氟醚预处理对大鼠海马脑片OGD损伤有一定的保护作用,且七氟醚对神经细胞的保护作用与激活mitoKATP通道有关.     

高频电刺激改变神经元锋电位的波形

为了正确检测和研究高频电刺激(high frequencystimulation,HFS)期间神经元的动作电位发放活动,进而深入揭示深部脑刺激治疗神经系统疾病的机制,本课题研究HFS期间锋电位波形的变化.在麻醉大鼠海马CA1区的输入神经通路Schaffer侧支上,施加1~2 min时长的100或者200 Hz顺向高频刺激(orthodromic-HFS,O-HFS),利用微电极阵列采集刺激下游神经元的多通道锋电位信号,并获得由O-HFS经过单突触传导激活的中间神经元的单元锋电位波形及其特征参数.结果表明,O-HFS使得锋电位的幅值明显减小而半高宽明显增加,以基线记录为基准计算百分比值,O-HFS期间锋电位的降支幅值和升支幅值分别可减小20%和40%左右,半高宽则增加10%以上.并且,在大量神经元同时产生动作电位期间,或者在比200 Hz具有更大兴奋作用的100 Hz刺激期间,锋电位波形的改变更多,幅值的减小可达50%,宽度的增加可达20%.可以推测,高频电刺激对于神经元的兴奋作用可能升高细胞膜电位,从而改变细胞膜离子通道的活动特性,导致动作电位波形的改变.这些结果支持深部脑刺激具有兴奋性调节作用的假说,对于正确分析高频电刺激期间神经元锋电位活动具有指导意义,也为进一步研究深部脑刺激(DBS)治疗脑神经系统疾病的机制提供了重要线索.     

大鼠海马神经元对于高频脉冲刺激的暂态响应

闭环刺激是深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)的重要发展方向之一,有望用于治疗多种脑神经系统疾病.与常规开环的长时间持续刺激不同,闭环刺激通常采用短促的高频脉冲序列.而神经元对于高频刺激的响应存在暂态过程,在初期的短时间内会发生很大变化,从而影响闭环刺激的作用.为了研究这种暂态过程,在大鼠海马CA1区传出轴突纤维(alveus)上施加不同频率的恒频以及随机变频的逆向高频刺激(antidromic high-frequency stimulation,A-HFS),并以逆向诱发的群峰电位(antidromically-evoked population spike,APS)的幅值作为指标来考察神经元群体的响应.研究结果表明,100、133和200 Hz的恒频A-HFS初期,APS迅速衰减,脉冲频率越高,APS衰减越快.平均不到1 s时间内APS的幅值就会下降一半以上,100 Hz时的平均半衰期为～0.96 s,频率增加1倍至200 Hz时,平均半衰期缩短至～0.21 s.使用100～200 Hz范围内实时微调脉冲间隔的随机变频刺激,则可以显著延缓神经元响应的衰减速度,延长刺激作用的维持时间.这些结果可以为短促闭环刺激等DBS新模式的开发提供依据.     

变间隔的脉冲改变高频刺激对于脑神经元的作用

通常采用恒定电脉冲间隔的高频刺激(high-frequency stimulation,HFS),进行深部脑刺激治疗帕金森氏症等运动障碍疾病.为了开发适用于不同脑疾病治疗的新刺激模式,近年来脉冲间隔(inter-pulse-interval,IPI)变化的变频刺激模式受到关注.已有研究表明,即使具有相同的平均电脉冲频率,变频刺激与恒频刺激的治疗效果也不同.我们推测,变频刺激的短小IPI变化就足以改变HFS对于神经元的作用.为了验证此推测,本文在大鼠海马CA1区锥体神经元的输入轴突纤维上交替施加恒频刺激(100或133 Hz,即IPI=10 ms或7.5 ms)和随机变频刺激(100～200 Hz,即IPI=5～10 ms,平均频率为133 Hz),记录并分析刺激下游神经元群体的诱发电位,用于定量评价神经元对于恒频和变频刺激的响应.实验结果表明,持续的恒频刺激使得神经元的响应从最初的同步发放形成的群峰电位(population spike,PS)转变为非同步的动作电位发放(即单元锋电位).但是,当刺激切换为变频模式时,却又可以诱发神经元群体同步产生动作电位,重新形成PS波.并且,变频刺激诱发的PS幅值和神经元发放的同步程度可达基线的单脉冲刺激诱发波的水平.但是,PS的发生率只有脉冲刺激频率的7%左右,表明在持续的变频刺激时,多个脉冲累积的作用才能诱发这种同步的神经元发放.而且PS的出现与前导IPI的长度之间存在一定关系.神经元的轴突和突触等结构对于高频刺激的非线性响应可能是变频刺激诱发同步活动的原因.这些结果表明,变频刺激序列中短小的间隔变化可以产生与恒定间隔不同的调控作用.本文的结果对于揭示脑刺激的作用机制,促进新型刺激模式的开发及其在不同类型脑疾病治疗中的应用具有重要意义.     

烟碱和槟榔碱对离体大鼠海马脑片CA1锥体细胞外诱发电位…

在离全Ｗｉｓｔａｒ大鼠海马脑片上,用微电极记录刺激顶树突层Ｓｃｈａｆｆｅｒ侧支引起的ＣＡ１区锥体细胞外群峰电位（ＰＳ）。观察用半浸式浴槽或多管微电极气压微量注射给予Ｎ受体激动剂烟碱（Ｎｉｃ）和Ｍ受体激动剂槟碱（Ａｒｅ）对ＰＳ的影响,探讨Ｍ和Ｎ受体功能。结果表明：Ｎｉｃ对ＰＳ幅度无明显影响,浓度过．０ｍｍｏｌ／Ｌ时约１／４脑片诱发出第二个群峰电位（ＰＳ２）,浓度增加,ＰＳ２发生率增加,ＰＳ２幅度较Ｐ     

川芎嗪改善癫痫大鼠水迷宫成绩和海马PS幅度

目的：观察川芎嗪对青霉素致痫大鼠学习记忆的影响。方法：造模后,腹腔注射川芎嗪,通过水迷宫实验和在体记录海马CA1区群峰电位（PS）以观测大鼠学习记忆的变化。结果：①癫痫发作使大鼠入水找到终点的时间延长 ②癫痫发作后海马CA1区PS幅度降低 ③注射川芎嗪后癫痫大鼠入水找到终点的时间缩短 ④注射川芎嗪后癫痫大鼠海马CA1区PS幅度升高。结论：川芎嗪可能对青霉素致痫大鼠学习记忆的损伤有改善作用。     

烟碱和槟榔碱对离体大鼠海马脑片CA_1锥体细胞外诱发电位的影响

在离体Ｗｉｓｔａｒ大鼠海马脑片上,用微电极记录刺激顶树突层Ｓｃｈａｆｆｅｒ侧支引起的ＣＡ＿１区锥体细胞外群峰电位（ＰＳ）。观察用半浸式浴槽或多管微电极气压微量注射给予Ｎ受体激动剂烟碱（Ｎｉｃ）和Ｍ受体激动剂槟榔碱（Ａｒｅ）对ＰＳ的影响,探讨Ｍ和Ｎ受体功能。结果表明：Ｎｉｃ对ＰＳ幅度无明显影响,浓度１．０ｍｍｏｌ／Ｌ时约１／４脑片诱发出第二个群峰电位（ＰＳ＿２）,浓度增加,ＰＳ＿２发生率增加,ＰＳ＿２幅度较ＰＳ低。美加明能部分对抗烟碱诱发的ＰＳ＿２,表明ＰＳ＿２出现与Ｎ受休关系密切。Ａｒｅ降低ＰＳ幅度,当浓度达到０．００１ｍｍｏｌ／Ｌ即能使ＰＳ幅度降低为正常的７４％,ＰＳ幅度降低存在有效量关系,低浓度阿托品能选择性地对抗之,表明Ａｒｅ所致ＰＳ幅度下降是通过兴奋Ｍ受体的结果。     

低温对大鼠海马脑片缺氧无糖损伤的保护作用及其与Glu受体的关系

目的:探讨低温对离体大鼠海马脑片缺氧无糖(oxygen and glucose deprivation,OGD)损伤的保护作用及其机制.方法:①观察大鼠海马脑片在OGD条件下顺向群峰电位(orthodromic population spike,OPS)的变化及温度对它的影响.②观察谷氨酸(Glu)对海马脑片OPS的影响及低温的抗Glu毒性作用.并在人工脑脊液(ACSF)中分别加入GABA-R的特异性阻滞剂bicuculline(BMI)和NMDA-R的特异性阻滞剂D-(-)-2-Amino-5-phospho-nopentanoic Acid(AP5)或加入BMI和非NMDA-R阻滞剂6,7-Dinitroquinoxaline-2,3(1H,4H)-dione(CNQX)来观察低温对海马脑片OGD损伤保护作用的突触后受体机制.③观察OGD1h后海马CA1区锥体细胞超微结构的变化及低温对其的影响.结果:①OGD可以使海马脑片OPS迅速降低并很快消失,14 min后复氧供糖OPS极少恢复.低温(32℃、25℃)能使OPS消失时间明显延长,复氧供糖后OPS恢复良好.25℃其作用优于32℃.②2 mmol/LGlu使海马脑片OPS迅速消失,洗出后难以恢复.低温(3 2℃、25℃)能显著改善去Glu 1h后OPS的恢复.ACSF中加入BMI CNQX和BMI AP5均对25℃低温处理28min的脑保护作用没有影响.③OGD1h后CA1区锥体细胞水肿严重,胞浆内细胞器变性坏死脱失,线粒体肿胀,脊呈空泡状.低温(25℃)组细胞核膜规则,线粒体轻度肿胀.结论:低温有显著的抗脑OGD损伤作用,其作用机制可能与抗Glu的兴奋性毒性作用和维持细胞内ATP水平有关.而其抗兴奋性毒性作用可能既有NMDA-R又有非NMDA-R的参与.     

海马区锥体神经元轴突高频电刺激对胞体的影响

目的 深部脑刺激（deep brain stimulation,DBS）利用持续的电脉冲高频刺激（high-frequency stimulation,HFS）调控神经元的活动，可望用于治疗更多脑疾病。为了深入了解HFS的作用机制，促进DBS的发展，本文研究轴突HFS在引起轴突阻滞期间神经元胞体的改变。方法 在麻醉大鼠海马CA1区的锥体神经元轴突上施加脉冲频率为100 Hz的1 min逆向高频刺激（antidromic high-frequency stimulation,A-HFS）。为了研究胞体的响应，利用线性垂直排列的多通道微电极阵列，记录刺激位点上游CA1区锥体神经元胞体附近各结构分层上的诱发电位，包括A-HFS脉冲诱发的逆向群峰电位（antidromic population spike,APS）以及A-HFS期间施加的顺向测试脉冲诱发的顺向群峰电位（orthodromic population spike,OPS），并计算诱发电位的电流源密度（current-source density,CSD），用于分析A-HFS期间锥体神经元胞体附近动作电位的生成和传导。结果 锥体神经...