C57BL/6小鼠大脑皮层区与基底神经节隆起区神经元突触发育过程比较

目的:观察小鼠皮层区和基底神经节隆起(GE)区神经元突触发育过程,阐明兴奋性突触和抑制性突触在不同脑区的体内外发育差异。方法:C57BL/6雌鼠于妊娠第13.5~15.5天断颈处死后,经无菌操作取胚胎小鼠,显微镜下逐步分离获取胚胎小鼠脑组织皮层区和GE区。体外原代培养胚胎小鼠神经元,于培养3、7、14和21 d分别收集细胞样品,并将其作为培养3、7、14和21 d组。采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)法检测各组小鼠皮层区和GE区原代培养神经元中突触后表达蛋白突触后密度蛋白95(PSD95)及桥尾蛋白(Gephyrin) mRNA表达水平。免疫荧光法检测各组小鼠皮层区和GE区原代培养神经元中囊泡谷氨酸转运蛋白1(vGLUT1)、 PSD95、囊泡γ-氨基丁酸(GABA)转运蛋白(vGAT)及Gephyrin蛋白表达水平。免疫荧光法检测胚胎小鼠脑组织皮层区和GE区神经元中vGLUT1及vGAT蛋白表达水平。结果:与培养3 d组比较,培养14和21 d组小鼠皮层区和GE区原代培养神经元中PSD95及Gephyrin mRNA表达水平明显升高(P<0.01);与皮层区比较,培养14 d组小鼠GE区原代培养神经元中Gephyrin mRNA表达水平明显降低(P<0.01)。显微镜下观察,培养14 d组小鼠皮层区和GE区原代培养神经元中兴奋性突触及抑制性突触均初步发育,相关蛋白呈阳性表达;其中兴奋性突触相关蛋白阳性表达在皮层区神经元中更为明显,且突触前分子vGLUT1和突触后分子PSD95在皮层区神经元的胞体及突起部位均呈现共定位的特征;抑制性突触前分子vGAT蛋白和突触后分子Gephyrin蛋白在GE区神经元胞体及突起中也呈现共定位的特征,且突触前分子较相应的突触后分子蛋白阳性表达更明显。与皮层区比较,培养14 d组小鼠GE区原代培养神经元中vGLUT1和PSD95蛋白表达水平明显降低(P<0.01),vGAT和Gephyrin蛋白表达水平明显升高(P<0.01)。培养21 d组小鼠皮层区和GE区原代培养神经元突触相关蛋白阳性表达增加,兴奋性突触和抑制性突触进一步成熟并完善。皮层区和GE区原代培养神经元的胞体及突起部位均形成了丰富的突触前后对应的表达模式,突触结构逐步发育良好,且突触前分子较相应的突触后分子蛋白阳性表达更明显。与皮层区比较,培养21 d组小鼠GE区原代培养神经元中vGLUT1和PSD95蛋白表达水平均明显降低(P<0.01),vGAT和Gephyrin蛋白表达水平均明显升高(P<0.01)。与皮层区比较,胚胎小鼠脑组织GE区神经元中vGLUT1蛋白表达水平明显降低(P<0.01),vGAT蛋白表达水平明显升高(P<0.05)。结论:皮层区和GE区神经元的突触发育具有明显的差异性,皮层区兴奋性突触发育较早,GE区抑制性突触发育较早。突触的脑区特异性发育提示不同细胞类型的神经疾病可能具有不同的发育来源。

基于皮层-基底神经节环路模型的经颅磁声电刺激对大鼠行为决策的影响

经颅磁声电刺激(TMAES)是一种新型、无创、可改变不同脑区电活动的神经调控方法。前额叶皮层与基底神经节中各脑区相互影响,在行为决策中起着关键作用,然而目前涉及其调节机理的研究相对较少。前运动皮层神经元活性和前额叶皮层突触可塑性与行为决策关系密切。该文基于皮层-基底神经节回路模型,模拟分别对健康大鼠、帕金森大鼠施加刺激后,不同脑区在奖赏选择任务中的神经活动,仿真分析不同感应电流强度对皮层神经元放电率和脑区间突触权重的影响。并通过行为学实验进一步探讨经颅磁声电刺激对健康大鼠与帕金森模型大鼠行为决策的影响。仿真结果显示,对健康大鼠施加刺激可提高前额叶皮层与纹状体、前运动皮层之间的突触权重;对帕金森大鼠施加刺激可提高前运动皮层神经元放电率,调节前额叶皮层与纹状体、前运动皮层之间的突触权重。实验结果显示,施加刺激后,大鼠的学习探索能力和空间记忆能力均得到了提高,且帕金森模型大鼠受刺激的作用效果更显著。研究结果表明,经颅磁声电刺激可提高大鼠的运动积极性和学习效率,且有助于改善基底神经节的功能失衡。研究结果为进一步探索经颅磁声电刺激调节决策认知功能的作用机制奠定基础。

运动疲劳通过基底神经节输出核团损伤大鼠工作记忆能力

目的:探讨基底神经节输出核团[脚内核(EPN)和黑质网状部(SNr)]内小清蛋白(PV)阳性神经元参与运动疲劳损害工作记忆能力的神经调控机制。方法:采用随机数字法将雄性SD大鼠分为对照组(Control)和疲劳组(Fatigue),选用三级递增负荷跑台训练方案,建立慢性力竭运动疲劳模型。利用Y迷宫自主交替实验评估大鼠的工作记忆能力。免疫组织化学染色观察大鼠EPN和SNr内PV和caspase-3的表达。结果:Y迷宫自主交替实验表明,疲劳组大鼠自主交替正确率较对照组大鼠呈显著性降低(P<0.05)。免疫组织化学染色结果显示,疲劳组大鼠EPN和SNr内PV阳性细胞密度和阳性纤维染色程度与对照组相比均大幅降低(P<0.05,P<0.01)。同时,疲劳组大鼠EPN和SNr内caspase-3阳性细胞密度明显升高(P<0.05,P<0.01)。结论:运动疲劳导致大鼠工作记忆能力受损,其机制可能与EPN和SNr内PV阳性神经元凋亡有关。

大鼠力竭运动时皮层-基底神经节通路振荡电活动特征研究

目的:探究大鼠力竭运动时皮层-基底神经节通路振荡电活动变化特征及其振荡电活动与运动能力的相关性。方法:采用在体多通道神经电信号记录技术,记录安静,第1、3和7天大鼠力竭运动时大鼠皮层(M1)和基底神经节(Str、GPe、SNr和STN)的局部场电位(local field potentials,LFPs);采用功率谱密度(power spectral density,PSD)探究力竭运动时各核团不同频段振荡电活动的功率谱特征;利用同步似然分析(synchronization likelihood,SL)探究皮层-基底神经节网络的功能连接变化;采用Pearson相关分析探究β频段(12~30 Hz)PSD值和SL系数与大鼠力竭运动时长的相关性。结果:大鼠运动力竭即刻与安静时相比,1)振幅分析发现,LFPs平均振幅值均显著升高(P<0.01);2)功率谱密度分析发现,皮层和基底神经节各核团在β频段的PSD值均不同程度显著升高(P<0.05);3)同步似然分析发现,间接通路的路径Str-GPe、GPe-STN、GPe-SNr、STN-SNr和超直接通路M1-STN的β频段的平均SL系数均明显增高(P<0.05),且升高幅值都是GPe-STN最大、M1-STN最小,而直接通路(Str-SNr)在各频段中无显著差异(P>0.05),经24 h休息可恢复到静息状态水平(P>0.05);4)Pearson相关分析发现,除Str外,其他核团的β频段的PSD值与大鼠力竭运动时长呈负相关;间接通路路径GPe-STN(R=-0.67,P<0.01)和STN-SNr(R=-0.56,P<0.01)与大鼠力竭运动时长呈负相关,而超直接通路M1-STN和直接通路Str-SNr不相关(P>0.05)。结论:力竭运动时皮层-基底神经节通路的β振荡增强,超直接和间接通路功能性连接显著增强,这一现象可能与运动能力的抑制相关,表明短期的β振荡增强并不一定是病理性的,而可能是神经系统对力竭运动的一种适应性反应。

正常和帕金森病患者基底神经节的转录差异分析

目的分析人基底神经节各核团的分子标志物以及不同核团间、不同性别、疾病相关的差异表达,探讨差异表达基因的生物学功能。方法针对来源于10具人尸脑45个基底神经节核团样本,按是否有神经疾病分为对照组和帕金森病组,对照组按性别分为女性和男性组,提取各样本RNA进行高通量转录组测序。生物信息学分析鉴定对照组各核团的分子标志物、不同核团间、不同性别以及帕金森病相关的差异表达基因,并对差异表达基因进行基因富集分析和功能注释。结果测序分析发现,top差异表达基因包含尾状核的DRD1、FOXG1、FAM183A;黑质的SLC6A3、EN1、SLC18A2、TH;苍白球的MEPE、FGF10;底丘脑的SLC17A6、PMCH、SHOX2等。其中,壳核top差异表达基因与尾状核存在部分重叠,如DRD1、FOXG1等。对照组不同核团间鉴定出大量差异表达基因,尾状核与苍白球间存在数量最多的差异表达基因(9321),其次是壳核与苍白球间(6341),尾状核与黑质间(6054)。黑质与底丘脑间存在数量最少的差异表达基因(44)。基因富集分析发现,尾状核与苍白球间下调基因显著富集在神经元髓鞘形成、细胞迁移调节等;壳核与苍白球上调基因富集在化学突触传递、膜电位调节、金属离子转运、神经递质转运等,而下调基因富集在神经元髓鞘形成、细胞黏附等;尾状核与黑质上调基因富集在化学突触传递、轴突传导等,而下调基因富集在神经元髓鞘形成等。另外,尾状核、壳核、黑质、苍白球和底丘脑分别鉴定到性别差异上调基因468、548、1402、333和341个,以及下调基因756、988、2532、444和1372个。基因富集分析发现,上调基因大多富集在免疫反应相关通路,下调基因富集在化学突触传递等。最后,尾状核、壳核、黑质、苍白球和底丘脑分别鉴定出帕金森病特异上调基因709、852、276、507和416个,以及下调基因830、2014、1218、836和1730个。基因富集分析发现,上调基因大多富集在凋亡信号调节,下调基因大多富集在化学突触传递、动作电位调节等。结论我们发现并分析了人基底神经节不同核团的分子标志物、核团间差异、性别差异和帕金森病的相关差异。

对基底神经节在内隐启动中作用的再认识 来自1例遗忘症患者功能恢复期的动态观察

目的:通过对1例右侧颞叶和右基底神经节损伤而致健忘的患者在恢复期内记忆功能变化的检测,检验基底节的损伤是否会影响到知觉性与概念性内隐记忆任务,以及被试损伤部位功能的恢复对上述认知功能是否具有不同的影响,以揭示基底神经节在内隐启动中的作用。方法:以1例2003年12月外伤导致健忘症的解放军316医院的40岁男性患者(实验组)为对象,同等年龄与教育水平的5名健康被试(控制组1)和20名大学生分别为对照组(控制组2),于患者创伤后29d和34d,对患者一般认知能力、人格、自由回忆能力进行检测,并结合专业人员的主观观察基础上,于患者创伤后34d和80d,采用典型的内隐词干补笔测验、内隐图片偏好测验及外显再认测验,在患者认知功能恢复的不同时期分量词进行测验,考察被试的外显记忆、知觉性内隐记忆能力的变化。结果:所纳入的1名患者、5名健康被试和20名大学生均进入结果分析,无脱落者。①两次内隐词干补笔测验:患者第1次的成绩(补笔数为25)明显低于两个控制组(补笔数分别为46.0±3.7,54.6±1.8),第2次成绩(补笔数为67)与两个控制组接近。②在两次内隐图片偏好测验:患者第1次的成绩明显低于控制组(对新旧图片偏好之比分别为19∶41;38.4∶21.6),第2次成绩接近控制组(对新旧图片偏好之比为32∶28;38.4∶21.6)。③在两次外显语词再认测验:患者均表现出与控制组同等的再认水平(d'为1.08,-1.47,1.202±1.777)。结论:右侧颞叶的损伤对外显记忆产生明显的影响,右基底神经节的损伤不但影响知觉性内隐记忆,也影响概念性内隐记忆,还可能影响部分认知技能。表明基底神经节不但具有调节运动与技能学习的功能,还可能参与启动的调节,对右基底神经节的认知功能应该给予进一步的认识。

基底神经节与皮层脑损害致汉语失写症对比研究

目的研究基底神经节与皮层损害致汉语失写症的异同。方法对41例基底神经节损害及21例病变累及左侧大脑皮层区患者,采用ABC法及CAB法测试其口语和书写能力,统计言语障碍类型,计算各项书写得分和失写指数,比较基底神经节与皮层之间的差异。结果24例基底神经节损害失写患者与21例皮层损害失写患者在自动书写(86.58%,51.64%)、听写(71.03%,33.48%)、看图书写(54.62%,22.3%)及主动书写(50.87%,18.57%)的失写指数差异有显著性(P<0.01);在句法、完全性失写率及简单词汇记忆方面差异有显著性(P<0.05)。结论基底神经节损害导致的失写与皮层损害导致的失写有各自特点,两者相互之间部分性质存在交叉重叠现象。基底神经节作为皮层下结构,对皮层参与的书写句法形成起调控作用,两者间存在相互作用。

右侧基底神经节区病变致汉语失写症临床特征分析

失写症（Agraphia）是由于获得性脑损害而导致书写功能受损或丧失。基底神经节性失写是指病灶部位主要位于基底神经节区,包括壳核、尾状核、苍白球、内囊区,引起失写综合征。对于基底神经节性失写、基底神经节性汉语失写的相关研究报道较少,现对我科收治的50例右侧基底神经节区病变致7例汉语失写症的失写特征报道如下。

基底神经节的可视化研究

目的 建立基底神经节区域的可视化模型。方法 采用大体标本冰冻薄层断面切片技术 ,将人脑从冠状位、矢状位和轴位三个方位进行 0 43mm的薄层连续切片 ,以连合间径线的中点为原点建立空间坐标 ,对基底神经节核团断面的中心点坐标进行定位测量 ;在SGI工作站上 ,对首例中国数字化可视人体数据集中基底神经节及其周围的重要结构进行计算机三维重建。结果 尾状核头靶心坐标 (X ,Y ,Z)分别为 10 5 1± 1 67,2 3 80± 1 69,7 69± 1 46;苍白球内侧部靶心坐标为 18 3 0± 1 88,5 45± 1 3 5 ,0 88± 1 94;苍白球外侧部靶心坐标为 2 0 95± 1 79,7 62± 1 78,4 5 0± 1 40。对基底神经节的尾状核、壳核、苍白球以及周围的丘脑、丘脑底核、视神经等结构进行了可视化三维重建。重建的三维图像比较清楚地显示了基底神经节诸核团及其周围结构的空间形态和毗邻关系 ,并能方便地与断面形态相互参照。

帕金森病基底神经节神经递质失衡的研究进展

帕金森病(Parkinson's disease,PD)是一种老年神经系统退变性疾病,主要病理改变是中脑黑质致密部多巴胺能神经元渐进性变性死亡,从而引起基底神经节的功能失调。近年的研究显示,多巴胺能神经元的丢失并不是帕金森病发病的唯一因素,基底神经节中其它神经递质,包括谷氨酸、γ-氨基丁酸、乙酰胆碱等,在帕金森病的发病中也有重要的作用。在疾病发生发展过程中,神经递质的合成、分泌发生紊乱,基底神经节网络调控功能失调,导致了以运动系统症状为主的临床表现。本文就帕金森病状态下基底神经节中主要神经递质失衡的研究进展作一综述。

基底神经节区脑损害与汉语失写症关系的研究

目的研究基底神经节损害所致汉语失写症的特点。方法采用汉语失语检查法(ABC)及汉语失写检查法(CAB)测试基底神经节损害患者的口语和书写能力,统计言语障碍类型,计算各项书写得分和失写指数。结果38例患者中,左侧基底神经节损害21例,其中失语18例,失写18例;右侧损害14例,其中失语1例,失写4例,左右两侧失语失写率有显著性差异(P<0.01);双侧损害3例,均伴失语,失写2例。汉语书写障碍类型主要为构字障碍、字词错写和语句篇章层级书写障碍。结论基底神经节损害可导致汉语失写症,其失写语言机制可能有低灌注机制、整合中枢、环路受损、字形在脑内结构的记忆提取受损等。

基底神经节损伤对知觉性启动效应影响的进一步研究

基底神经节的认知和记忆功能是近年认知神经科学研究的热点。该研究采用两项语义性启动效应（自由联想、偏好）和一项知觉性启动效应（字辨认）任务，发现基底神经节损伤、分别伴两侧海马或右侧丘脑损伤的两例患者的语义性启动效应正常，知觉性启动效应障碍。由于先前研究已经证实海马或丘脑结构与启动效应无关，因此该两例患者表现的知觉性启动效应障碍可归因于基底神经节损伤，进一步证实了王常生等人认为基底神经节可能具有或参与知觉性启动效应调节作用，与语义性启动效应无关的观点。

神经生长因子对体外培养大脑基底神经节神经元的保护作用

目的:研究神经生长因子(NGF)对谷氨酸造成的体外培养大脑基底神经节神经元损伤后的再生及防止神经元坏死的保护作用。方法:原代培养的胎鼠前脑基底神经节神经元,分为对照组、谷氨酸损伤组和谷氨酸损伤后NGF保护组。用倒置相差显微镜进行活细胞观察、采用RT-PCR技术检测前脑基底神经节神经元GAP-43和NF-L基因表达。结果:谷氨酸损伤神经元胞体回缩,突起消失或断裂。加入NGF后神经元绝大多数细胞胞体饱满,突起明显,细胞问的网络联系清晰可见,接近于对照组;NGF保护组大脑基底神经节GAP-43 mRNA和NF-L mRNA表达与损伤组比较具有显著性差异。结论:NGF可保护谷氨酸造成体外培养的大脑基底神经节损伤后的再生,并防止神经元坏死。

偏侧帕金森病大鼠基底神经节亚区GABA能神经元的免疫组织化学研究

为探讨基底神经节各亚区γ-氨基丁酸能神经元在帕金森病时的变化。本研究应用免疫组织化学和图象分析技术对 6-羟基多巴胺脑内注射制备的偏侧帕金森病大鼠模型基底神经节亚区 γ-氨基丁酸能神经元的变化进行了观察和计数。结果发现 ,与假手术对照组比较 ,6-羟基多巴胺损毁侧基底神经节亚区γ-氨基丁酸免疫反应阳性神经元的数量均明显减少 (P<0 .0 5 )。本研究结果提示 ,帕金森病时基底神经节直接回路和间接回路兴奋—抑制失衡 ,可能与 γ-氨基丁酸表达减少有关。

基底神经节的书写功能

目的通过葡萄糖代谢率比值的测定评价基底神经节在汉语书写中的作用,探讨其神经心理学机制。方法10名大学本科一年级学生,以正电子发射计算机断层显像为检测手段,观察和比较受试者在假写状态及文字书写状态下基底神经节的葡萄糖代谢情况。结果10名受试者在文字书写状态较假写状态,左侧豆状核差值(0.0435±0.0396),右侧豆状核差值(0.0634±0.0301),左侧尾状核差值(0.0463±0.0384),右侧尾状核差值(0.0566±0.0396),差异具有显著性(均P<0.05);双侧豆状核、尾状核的激活值差异无显著性(均P>0.05)。结论双侧基底神经节均参与了汉语文字书写的过程。

右侧基底神经节损伤对言语记忆功能的影响

通过ＷＭＳＣＲ、ＭＭＳＥ和临床记忆障碍问卷发现一例单纯性右侧基底神经节损伤患者， 临床表现为单纯性记忆功能障碍， 无其它认知或精神障碍。采用自由回忆、再认两项任务观察了该患者和正常对照组的记忆功能， 结果发现该患者两项记忆任务明显受损， 认为该患者基底神经节损伤与记忆功能障碍有关。提出基底神经节可能参与或具有言语记忆加工过程。

基底神经节的尖峰神经元网络模型及其在机器人中的应用

为提高机器人智能,建立了基底神经节行为选择的尖峰神经元网络模型,并通过仿真实验验证了其选择性能。将该行为选择模型嵌入基于行为的机器人控制体系结构中,并用来控制实际机器人。实验结果证实了在基底神经节行为选择模块的作用下,机器人能够选择执行正确的行为。

人及大鼠基底神经节的三维重构及形态比较

利用计算机三维重构技术建立了人及大鼠基底神经节的三维数字化模型 ,并对两者的形态及核团构成进行了比较解剖学研究。在微型计算机上 ,提取人脑及大鼠脑立体定位图谱中含有基底神经节的连续层面 ,利用通用的三维建模及动画软件 3 DStudio MAX,以三维放样的方法 ,在我国首次建立人及大鼠基底神经节的核团及纤维传导通路的三维数字模型 ,对人及大鼠的基底神经节进行了比较解剖学研究。并利用重构的三维模型建立虚拟现实文件 ,在神经解剖学研究中引入浏览器虚拟现实技术 ,实现了任意拆分、组装及旋转上述核团的功能。本研究显示 ,无论在形态上还是在毗邻关系上 ,人与大鼠的基底神经节的差异不大 ;由于人的直立而导致脑干吻尾轴旋转了一定角度 ,其内部核团的相互毗邻关系也随之发生变化 ,从而异于大鼠基底神经节内部核团的毗邻关系 ;基底神经节各个核团间的投射纤维以尽可能短的路径到达靶核团的相应区域 ,构成了拓扑投射关系的基础。