复合频率刺激对后肢去负荷小鼠海马齿状回区颗粒神经元作用的电生理研究

目的近年来,失重环境对航天员神经系统造成的负面影响受到广泛关注。重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)技术对神经、精神类疾病的治疗效果有着显著积极影响。复合频率(不同频率刺激模式组成)的rTMS对由失重环境引起的神经系统功能障碍的改善作用仍有待深入研究。探索复合频率刺激(combined frequency stimulation,CFS)对失重环境造成的多种神经系统疾病的治疗效果以及电生理机制,对于脑科学及磁刺激的临床应用具有重要意义。方法本研究采用40只C57BL/6小鼠,所有小鼠随机分为5组:假刺激组、后肢去负荷(HU)组、10 Hz组、20 Hz组和CFS(10 Hz+20 Hz,CFS)组。对除sham组以外的小鼠建立维持14 d的模拟失重效应并同期进行14 d的rTMS。通过蔗糖偏好实验和水迷宫实验验证CFS对负性情绪和空间认知能力的改善效果。最后,通过膜片钳技术记录海马齿状回(dentate gyrus,DG)颗粒神经元的动作电位、静息膜电位以及离子通道的动力学特性。结果行为学结果表明,CFS(10 Hz+20 Hz)显著改善了模拟失重小鼠的认知障碍和负性情绪;电生理实验结果显示,HU操作后小鼠海马DG区颗粒神经元的兴奋性降低,而CFS显著提高了神经元的兴奋性并改善了电压门控Na^(+)、K^(+)通道的动力学特性。结论复合频率的rTMS(10 Hz+20 Hz)能够有效地改善模拟失重小鼠的认知障碍和负面情绪,这种改善可能与CFS对神经元兴奋性以及Na^(+)、K^(+)通道动力学特性的影响有关。因此,本文有望为CFS改善失重环境下所产生的空间认知和负性情绪障碍提供理论依据。