海马中的内源性爆发式放电神经元与颞叶癫痫

颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy,TLE)是常见的难治性癫痫,主要累及到海马及海马旁结构等边缘网络。爆发式放电神经元(bursting—firing neurons,BFNs)的活动是促使海马结构产生癫痫电活动及相关病理性改变的重要因素之一。BFNs是一类能够由刺激引起、甚至自发产生成串高频爆发式放电(bursting)的神经元。爆发式放电增加了突触传递的效率,促使突触活动产生短时程和长时程可塑性变化,募集邻近神经元产生同步化放电。BFNs的电活动在癫痫相关性电活动中可能具有起搏点的作用。同时,癫痫电活动也促使内源性BFNs的改变,以及调制非爆发式放电神经元向BFNs的转变,导致海马结构内癫痫电活动的进展和扩散,最终促使癫痫相关性病理性改变和脑的高级功能的损害。     

强直电刺激右背海马诱发双侧海马神经元癫痫相关性单位放电特征

目的：探讨双侧海马细胞癫痫相关性单位放电特征。方法：双玻璃微电极同步记录大鼠44对双侧海马神经元单位放电,每隔5-10min重复强直电刺激右背海马（0.6-0.4mA60Hz2s)一次,共施加10-12个刺激串。结果：强直电刺激可以诱发双侧海马神经元单位放电的原发性和继发性后放,呈现明显的双侧非对称性和动态发展特征,甚至出现双侧交互性改变,与人类颞叶癫痫的病理生理特征相吻合;进行性发展、跨大脑半球扩布和动态变化,强直电刺激对海马细胞单位自发放电具有易化或抑制、调制或解调作用,并取决于这些细胞的基础单位放电,东莨菪碱可以调电刺激引起的海马细胞爆发式单位放电成为紧张性放电,诱导强直电刺激后单位放电频率的抑制效应。结论：强直电刺激右背海马后,双侧海马细胞特征性癫痫相关性单位电活动很可能是颞叶癫痫跨半球脑损伤的病理生理学机制之一。     

电刺激大鼠右后背海马诱导前背海马神经网络癫痫样电活动

本文旨在探讨单侧海马(hippocampus,HPC)内神经网络与HPC癫痫发生的关系及其细胞机制。实验在45只SSprague-Dawley大鼠上完成。急性强直电刺激大鼠右侧后背HPC CAl基树突区(acute tetanizatio of the posterior dorsal hippocampus,ATPDH;60Hz,2s,0.4-0.6mA)诱发HPC癫痫模型,同步记录同侧前背HPC CAl顶树突区单位放电和基树突区深部电图。结果,ATPDH可以沿长铀向前1．8mm处对前背MIC神经网络产生下述效应：(1)同步或非同步原发性单位与深部电图后放电,在同步性后放电锁时(time-lock)关系明显。非同步性后放电的深部电图癫痫样电活动具有宽频带特征(5-90Hz);(2)原发性单位后放-后抑制效应可以引发低频原发性电图后放电,长时程爆发式单位放电可以诱发高频原发性电图后放电;(3)短束原发性电图后放电也可以诱发原发性单位后放电;(4)原发性电图后放电和神经元单位放电的抑制效应具有明显可塑性特征。以上结果提示,重复施加ATPDH可以引起前背HPC癫痫相关性病理生理性神经网络的重建;而单个神经元与神经网络的异常电活动之间具有明显的互动作用和突触传递可塑性特征;沿HPC长铀内在抑制性通路的过度活动也可以诱发电图癫痫样电活动,导致HPC网络癫痫的发生。     

电刺激右后背海马诱导双侧前背海马网络癫痫

目的 :急性强直电刺激右侧后背HPC诱导双侧HPC癫痫电网络形成的细胞机制。方法 :强直电刺激 (6 0Hz,2s,0 .4～ 0 .6mA)大鼠右后背HPCCA1基树突区 ,每隔 10min刺激一次 ,施加 10个刺激串。结果 :①分别抑制双侧CA1神经元单位放电频率 ,对侧的抑制效应更明显 (对侧 :6 2 .94 %± 3.6 8% ;同侧 :36 .6 1%± 3.14 % ,P <0 .0 1) ,出现抑制后爆发式放电。随着刺激串数的增加 ,抑制作用逐渐减弱。②同步原发性网络和单位后放电 ,以同侧CA1多见 (P<0 .0 1)。③ 90Hz或 12 0Hz原发性或继发性网络后放电仅仅累及同侧CA1。④对侧CA3基树突区网络与下托神经元单位放电出现同步继发性后放电 ,反复发作 ,持续约数小时。结论 :电刺激诱导的对侧HPC抑制后爆发式放电和长时程、反复发作的网络与单个神经元同步继发性后放电可能是跨半球癫痫网络形成的重要表现形式。     

高频电刺激对大鼠海马脑片癫痫样放电特性影响的研究

本文采用电极阵列检测技术,在大鼠海马脑切片上诱导出稳定的癫痫样放电,分析、研究130 Hz的高频电刺激(high-frequency stimulation,HFS) CA3区时,海马切片在癫痫发作间期放电(inter-ictal discharges,IID)和发作期放电(ictal discharges,ID)的各项参数、癫痫样放电地起始位点、传播方向和传输速率以及各频段的功率谱密度.结果显示:高频电刺激可以有效地降低癫痫发作期的幅值、减少持续时间、增长潜伏时间、抑制癫痫样放电由IID向ID的转变等.提示高频电刺激抑制癫痫的作用机制是通过促进神经元之间的抑制性传输系统,并且抑制海马神经元之间的兴奋性连接,从而达到抑制效果.     

电刺激诱导大鼠海马癫痫电网络神经信息分析

探讨电刺激致海马(hippocampus,HPC)癫痫网络的神经信息特征和M型胆碱能受体阻断剂东莨菪碱(scopolamine)对该信息特征的调制作用。实验用雄性SD大鼠45只,体重150￣250g。急性强直电(60Hz,2s,0.4￣0.6mA)刺激右侧后背HPC(acutetetanizationoftherightposteriordorsalhippocampus,ATPDH),双电极同步记录同侧HPC网络和单个神经元电活动。分析癫痫发作样高频电振荡(ripple)功率谱(powerspec-trum)、尖波连续发放峰间间隔(interpeakinterval,IPI)和单位时间内平均频率(Hz),并同步分析单个神经元放电脉冲间隔(interspikeinterval,ISI)的变化特征。发现:(1)ATPDH诱导的HPC癫痫放电模式主要包括rip-ple和具有稳定频率特征的尖波样连续发放;(2)东莨菪碱(i.p.)可以提前ripple第1组分最大功率(μV2)与单个神经元原发性单位后放电最大ISI出现的时间,对最大ISI的作用更明显;(3)东莨菪碱可以部分再现重复施加ATPDH诱导出现巨大尖波连续发放IPI和神经元放电ISI平行发展特征。结果提示:M胆碱能受体阻断剂东莨菪碱可以同时调制HPC癫痫网络成员电场和细胞的瞬时编码信息;而成员电场ripple功率谱/连续尖波IPI和神经元放电ISI点分布的对比研究,可以用于分析癫痫网络瞬时编码信息和药物生物学效应。     

大鼠离体脑片癫痫放电特征及EC—海马环路的作用

目的和方法：采用４００～５００μｍ大鼠水平脑切片强直电刺激海马Ｓｃｈａｅｆｅｒ侧枝（６０Ｈｚ、２ｓ）全细胞、细胞外同步记录ＣＡ１神经元胞体电活动和相应树突区场电位,探讨其在癫痫发生中的作用。结果：①５３片脑片上记录到细胞内、外同步发生的原发性后放,持续２０ｓ以上,放电形式和持续时间常在第６个刺激串后趋于稳定。ＣＡ１神经元的原发性后放常跟在强直电刺激引起的阵发性去极化或超极化偏移之后（ＰＤＳ、ＰＨＳ）。它可以从紧张性放电向爆发性放电转化,振幅逐渐递增并与细胞外癫痫样放电同步,产生癫痫放电极性偏移;②其中８／４０脑片细胞外可记录到继发性后放之后出现的自发性发作样癫痫放电,长达数分钟,与全细胞记录的ＥＰＳＰ同步。切断ＥＣ与海马之间的联系可以易化海马癫痫电活动（３／５）。结论：ＥＣ输入到海马的神经通路可能在封闭的ＥＣ海马环路中起着重要的门控作用     

大鼠尾壳核-海马癫痫电网络的神经信息编码特征

目的：观察强直电刺激大鼠右侧尾壳核（CPu）时,CPu-海马（HPC）网络癫痫的神经信息编码特征。方法：雄性SD大鼠59只。急性或慢性强直电刺激CPu（acute tetanization of the right CPu or chronic tetanization of the right CPu,ATRC or CTRC）（60Hz．0．4～0．6mA,2s）诱导大鼠癫痫模型。结果：①ATRC可以诱导双侧HPC神经元出现非对称性癫痫相关性单位电活动．增加对侧HPC单位放电时间间隔（Interspike interval,ISI）点分布的分岔角度。②CTRC可以诱导双侧CPu网络出现尖波样连续发放,同侧振荡样网络发作具有明显的相位移动特征;频率变化顺序为70Hz、110Hz、35Hz以及30Hz．与时间呈显著的负相关;振荡波波峰间隔（Interpeak interval,IPI）和波峰振幅逐渐增大,与时间呈显著正相关。③CTRC后加ATRC可以分别诱导双侧CPu网络出现原发性后放电。结论：激活CPu可以跨大脑半球重建双侧CPu—HPC癫痫电网络．其神经信息编码特征可能成为癫痫发生的神经信息学基础。     

腺苷抑制海马神经元自发放电和谷氨酸所致癫痫样放电

应用细胞外记录单位放电技术,在大鼠海马脑片上观察腺苷（ａｄｃｎｏｓｉｎｅ,Ａｄｏ）对ＣＡ１区神经元自发和谷氨酸所致癫痫样放电的影响。实验结果如下：⑴２０个海刀ＣＡ１神经元在给予Ａｄｏ（０．０１－０．１μｍｏｌ／Ｌ）时自发放电频率降低,且呈明显的剂量依赖性;⑵在２２个ＣＡ１单位,应用腺苷受体非选择性拮抗剂８－苯茶碱（８－ｐｈｅｎｙｌ－ｔｈｅｏｐｈｙｌｌｉｎｅ,８－ＰＴ,０．５ｍｍｏｌ／Ｌ）和腺苷Ａ１     

急性大鼠癫痫模型海马神经元原发性单位后放电脉冲间隔特征

受到刺激后即刻出现的海马（hippocampus,HPC）原发性单位后放电是癫痫相关性细胞电活动的重要形式之一,其放电脉冲间隔（interspike interval,ISI）和串内平均频率（Hz）特征及其在网络癫痫形成中的作用值得探讨。实验用急性强直电刺激（60Hz,2S,0．4-0．6mA）大鼠右侧后背HPC（acute tetanization of the fight posterior dorsal hippocampus,以后简称ATPDH）或右侧尾壳核（acute tetanization of the fight caudate putamen nucleus,以后简称ATRC）诱导HPC或皮层网络癫痫,重点观察HPC神经元原发性单位后放电模式和上述的瞬时时间编码特征。结果表明：（1）HPC原发性单位后放电表现为两种不同的放电模式,即先易化后抑制或先抑制后易化,其ISI序列分别表现为先小后大的“头尾”式分布或先大后小的“尾头”式分布。（2）ATFDH主要引起“尾头”式（35／57串）、而ATRC主要引起“头尾”式（12／22串）ISI点分布的原发性单位后放电,串内“头”、“尾”平均持续时间均具有明显差异（P〈0．05）。（3）ATRC可以诱导双侧HPC单位后放电出现交互的“头尾”、‘呢头”式ISI点分布特征。（4）多串电刺激可以诱导HPC原发性单位后放电特征性ISI点分布重复显现。（5）特征性HPC原发性单位后放电伴随出现网络癫痫发作样高频电振荡。这提示：强直电刺激诱导的HPC神经元原发性单位后放电“头尾”或呢头”式ISI序列分布规律,可以较准确地反映所记录神经元的诱发性易化或抑制活动的程度,用于网络癫痫形成中单个成员细胞癫痫相关性电活动机制的分析。     

癫痫电网络重建过程中的海马-体循环动脉血压调节网络

目的:观察右侧海马(HPC)微量注射印防己毒素(PTX)诱导HPC癫痫电网络重建过程中HPG体循环动脉血压调节网络的形成.方法:将PTX(7.2μg)微量注射到大鼠右侧HPC诱发HPC癫痫,四通道同步记录左侧深部电图、单个HPC细胞外单位放电、左侧股动脉血压和标准Ⅱ导联心电图.结果:将PTX微量注射到右侧HPC后可以引起以下效应:①对侧HPC神经元长时程爆发式单位放电与单位后放电,并具有相似的脉冲间隔(interspike intervals,ISI)点分布;②延迟对侧HPC神经元爆发式单位放电与相对应的股动脉血压下降发生的时间关系;③出现复合式的对侧HPC神经元爆发式单位放电或单位后放电和股动脉血压下降耦合;④具有相似点分布特征的对侧HPC网络波峰间隔(interpeak intervals,IPI)和单个神经元ISI共同参与了HPC-体循环动脉血压调节网络的构成.结论:将PTX微量注射到右侧HPC可以在诱导对侧HPC癫痫网络形成的同时通过特征性的瞬时编码形式调制HPC-体循环动脉血压调节网络的功能活动.     

谷氨酸对原代培养海马神经元的兴奋特性

目的:探索谷氨酸对培养大鼠海马神经元的兴奋特性.方法:分离及培养1日龄SD大鼠海马神经元,第9～15 d用膜片钳检测不同浓度谷氨酸对神经元兴奋特性,包括细胞膜电位、去极化/动作电位的影响.结果:谷氨酸降低海马神经元静息膜电位,诱发去极化/动作电位,高浓度谷氨酸处理组神经元的静息膜电位比低浓度组降低显著;100μmol/L谷氨酸长时间处理组的神经细胞膜电位显著低于短时间处理组.结论:谷氨酸对海马神经元兴奋性有浓度和时间依赖性.     

红藻氨酸癫痫大鼠海马GFAP基因调控蛋白表达的变化

目的和方法：用Southwestern印迹从红藻氨酸（KA）癫痫大鼠海马结构中筛选调控胶质原纤维酸性蛋白（GFAP）基因表达的DNA结合蛋白;并观察其在海马内表达变化的规律,旨在从基因调控水平深入探讨癫痫反复发作形成的神经病理学机制。结果：Southwestern印迹的实验显示海马结构内有两种调控GFAP基因表达的序列特异的DNA结合蛋白,分子量分别为39kDa和35.5kDa;KA后1d,两种调控蛋白的表达即开始增加,5－7d时表达显著增加,3周时表达最多,3个月时表达仍很高。结论：KA通过上调调控GFAP基因表达的转录因子,使海马GFAP过量表达,提示该转录调控因子很可能参与一次KA后癫痫反复发作的形成。     

一种改进的适用于膜片钳记录的成年大鼠海马神经元急性分离法

本文建立了一种快速、可靠的急性分离成年大鼠海马神经细胞的方法。此法可将实验大鼠的年龄提高到500d以上,体重300g以上;不损伤神经细胞膜的电学特性：形态上有差异的细胞易于分辨。用膜片钳技术的单通道和全细胞模式证实,在本实验条件下,约95％左右的健康细胞均能形成高阻抗封接,并成功地记录了电压依赖性钾、钠、钙通道,外向整流氯通道和大电导的钙激活钾通道电流。     

Capsaicin-induced death of cultured neurons of the rat hippocampus

We studied the effects of an agonist of vanilloid receptors (VRs), capsaicin, and of an antagonist of VRs of type 1, capsazepin, on cultured neurons of the rat hippocampus. In cultures incubated for 1 day in a medium containing 10 μM capsaicin, the numbers of cytologically normal cells and those with manifestations of necrosis and apoptosis were, on average, 46.4 ± 3.3, 30.7 ± 2.4, and 22.9 ± 5.4%. The latter two values were more than three times greater than the respective indices under control conditions (P < 0.05). Coincubation of the cells with 10 μM capsaicin and 25 μM capsazepin decreased the normalized number of apoptotic units by about one-third, while the number of cells with necrotic changes showed nearly no changes. Using confocal microscopy and staining the cells with a fluorescent dye, JC-1, we found that incubation with capsaicin resulted in a dramatic drop in the mitochondrial potential in the great majority of cultured cells, while capsazepin somewhat smoothed this effect. Thus, our data show that the cytotoxic effect of capsaicin is related to changes in the mitochondrial potential and is at least partially mediated by activation of type-1 VRs. Neirofiziologiya/Neurophysiology, Vol. 40, No. 1, pp. 13–20, January–February, 2008.     

Effect of cannabinoids on glycine-activated currents in pyramidal neurons of the rat hippocampus

Using electrophysiological techniques (a patch-clamp technique in the whole-cell configuration and intracellular perfusion of neurons), we studied the effect of cannabinoids on the characteristics of glycine-activated currents in freshly isolated pyramidal neurons of the rat hippocampus. We found that endocannabinoids (anandamide and 2-arachidonoyl glycerol), as well as a synthetic cannabinoid, WIN 55,212-2, when applied in physiological concentrations, decreased the amplitude of glycine-activated currents. The agents under study accelerated the kinetics of activation and desensitization of glycine-induced Cl⁻ currents. The characteristics of the currents recovered after washout from cannabinoids. Changes in the kinetics of desensitization of glycine-activated currents depended noticeably on the holding potential; at positive potentials the sensitivity to cannabinoids was higher. These effects of cannabinoids were also observed in the presence of antagonists of CB1/CB3 receptors and an inhibitor of G proteins, GDPβS. These data indicate that under our experimental conditions cannabinoids exerted direct effects on glycine receptors. Neirofiziologiya/Neurophysiology, Vol. 39, No. 1, pp. 15–21, January–February, 2007.     

慢性强直电刺激右侧尾壳核诱导大鼠癫痫样电图和行为发作特征

目的 :慢性强直电刺激右侧尾壳核 (CPu)诱导大鼠电图和行为癫痫点燃样现象 ,观察CPu或海马 (HPC)网络异常的靶向癫痫样行为表达特征。方法 :共用雄性SD大鼠 58只。强直电刺激 ( 60Hz ,0 .4～ 0 .6mA ,2s)大鼠右侧CPu或右侧前背HPC ,1time/d ,连续刺激 7～ 12d。结果 :①CPu电图节律性尖波样发放或HPC电图阵发性高幅失律。②CPu或HPC刺激组大鼠均可以出现原发性、继发性或点燃样湿狗样抖动 (wetdogshakes ,WEDS)、直立、洗面、好静、咀嚼和节律性点头等行为发作。③CPu刺激组大鼠原发性WEDS频率明显低于HPC刺激组大鼠( 2 .10± 0 .12和 2 .89± 0 .2 0times/min ,P <0 .0 1) ,继发性WEDS频率明显高于HPC刺激组大鼠 ( 1.2 3± 0 .11和0 .78± 0 .0 6times/min ,P <0 .0 1)。④CPu刺激组大鼠点燃样效应出现之前的行为静止天数较长。结论 :如同刺激HPC一样 ,慢性电刺激大鼠CPu可以出现类似的癫痫样行为发作。结果提示 :CPu功能异常有可能成为癫痫发作的起源病灶 ,与HPC类似 ,参与了颞叶癫痫电网络的重建 ,具有特征性的癫痫样靶行为表达     

Presynaptic glycine receptors facilitate spontaneous glutamate release onto hilar neurons in the rat hippocampus

Although glycine receptors are found in most areas of the brain, including the hippocampus, their functional significance remains largely unknown. In the present study, we have investigated the role of presynaptic glycine receptors on excitatory nerve terminals in spontaneous glutamatergic transmission. Spontaneous EPSCs (sEPSCs) were recorded in mechanically dissociated rat dentate hilar neurons attached with native presynaptic nerve terminals using a conventional whole-cell patch recording technique under voltage-clamp conditions. Exogenously applied glycine or taurine significantly increased the frequency of sEPSCs in a concentration-dependent manner. This facilitatory effect of glycine was blocked by 1 μM strychnine, a specific glycine receptor antagonist, but was not affected by 30 μM picrotoxin. In addition, Zn²⁺ (10 μM) potentiated the glycine action on sEPSC frequency. Pharmacological data suggested that the activation of presynaptic glycine receptors directly depolarizes glutamatergic terminals resulting in the facilitation of spontaneous glutamate release. Bumetanide (10 μM), a specific Na-K-2C co-transporter blocker, gradually attenuated the glycine-induced sEPSC facilitation, suggesting that the depolarizing action of presynaptic glycine receptors was due to a higher intraterminal Cl⁻ concentration. The present results suggest that presynaptic glycine receptors on excitatory nerve terminals might play an important role in the excitability of the dentate gyrus-hilus-CA3 network in physiological and/or pathological conditions.