腹侧被盖区-内侧前额叶皮质神经环路在觉醒调控过程中作用的研究进展

腹侧被盖区(VTA)与内侧前额叶皮层(mPFC)之间存在相互神经投射,并形成环路,近年来的研究显示该环路在睡眠与全身麻醉的觉醒调控中发挥着重要的作用。本文通过对VTA与mPFC的解剖结构、二者中的各种神经元及投射通路在觉醒调控过程中的作用进行综述,期望为睡眠觉醒与全身麻醉机制研究提供新的思路。

蓝斑小胶质细胞参与调控异氟醚致意识转换的全身麻醉过程

目的探究蓝斑小胶质细胞活性变化与吸入麻醉药异氟醚致意识转换的相关性及全身麻醉过程中的作用机制。方法选取雄性C57BL/6J小鼠24只,随机分为对照组(n=12)及米诺环素组(n=12)。通过双侧蓝斑核内微注射小胶质抑制剂米诺环素/生理盐水,抑制蓝斑核小胶质细胞活性。免疫荧光染色观察小胶质细胞在蓝斑的分布及激活情况。两组实验鼠均安置脑电图记录电极,记录小鼠在1.4%异氟醚全麻过程中翻正反射消失(LORR)时间、翻正反射恢复(RORR)时间及脑电图(EEG)变化。结果(1)蓝斑微注射米诺环素后,蓝斑小胶质细胞活性被抑制;(2)在异氟醚全麻诱导期,米诺环素组较对照组LORR时间显著延长,EEG表现为δ波显著减少,γ波增加,而β波无明显变化;(3)在全麻恢复期,米诺环素组较对照组RORR时间显著缩短,EEG表现为δ波显著减少,β波增加,而γ波无明显变化;(4)在全麻维持期,相较于对照组,米诺环素处理后爆发抑制率(BSR)的结果无统计学差异。结论特异性抑制蓝斑小胶质细胞活性可阻碍小鼠异氟醚全麻诱导并加速复苏,这可能与麻醉状态下抑制小胶质细胞活性后蓝斑神经元活动被激活有关。

腹外侧中脑导水管灰质多巴胺受体参与丙泊酚麻醉的作用研究

目的腹外侧中脑导水管(vlPAG)是位于上行网状系统的重要调控睡眠觉醒区域,但其在麻醉中的作用尚未明确。文章拟借助光纤钙信号记录、微注射和在体脑电记录观察腹外侧中脑导水管灰质多巴胺受体对丙泊酚麻醉的影响。方法10只健康雄性SD大鼠于腹外侧中脑导水管灰质处微注射钙信号病毒并埋植记录光纤,观察丙泊酚麻醉诱导和苏醒过程中vlPAG神经元活性变化。建立50只SD大鼠中vlPAG双侧微注射模型,随机数字表法分D1R激动剂组、D1R拮抗剂组、D2R激动剂组、D2R拮抗剂组及对照组,每组10只。在丙泊酚麻醉下,5组分别于vlPAG分别双侧微注射1μL的D1R激动剂、D1R拮抗剂、D2R激动剂、D2R拮抗剂和等渗盐水,观察大鼠麻醉诱导和苏醒时间以及给药前后各个频段脑电图(δ波:1~4 Hz,θ波:4~8 Hz,α波:8~12 Hz,β波:12~25 Hz,γ波:25~60 Hz)的变化。结果与诱导前基线相比,诱导期、麻醉早期和麻醉期钙信号均显著降低(P<0.05)。与麻醉维持期基线相比,苏醒早期和苏醒期钙信号显著增加(P<0.05)。D1R激动剂组、D1R拮抗剂组丙泊酚麻醉的诱导时间[(886.7±124.5)、(506.7±90.7)s]较对照组[(659.3±103.5)s]延长(P<0.05),苏醒时间[(702.0±109.7)、(1068.0±69.0)s]较对照组[(901.3±130.4)]缩短(P<0.05)。与给药前相比,D1R激动剂组大鼠δ频段的能量明显降低(P<0.05);D1R抑制剂组δ频段的能量显著增加(P<0.05),同时β频段的能量明显增高(P<0.05)。结论中脑导水管腹外侧灰质通过多巴胺D1R受体参与调控丙泊酚麻醉过程。

脚桥被盖网状核在全身麻醉觉醒调控中的作用机制研究

目的运用光纤钙信号技术观察PPTg核团在异氟烷(Isoflurane,ISO)的作用下神经元活性的变化,从微注射行为学角度分析PPTg胆碱能神经元调控全身麻醉意识恢复的影响,以明确PPTg核团是否在ISO全身麻醉中发挥作用。方法选取c57小鼠16只,建立钙信号模型(AAV-hSyn-Gcamp6s-WPRE-pA,n=16),注射病毒埋置光纤,待病毒转染3周后,采用钙信号光纤技术监测全身麻醉中神经元钙离子浓度的变化,分析全身麻醉对神经元活性的影响。选取c57小鼠16只,建立微注射模型,恢复14 d后,每隔3 d注射AChRs激动剂卡巴胆碱(5 mmol/L)、N-AChR拮抗剂盐酸美卡拉明(10μg),观察并记录全身麻醉中小鼠翻正反射消失及恢复的时间变化。结果微注射行为学结果:ISO作用下,激动剂组和拮抗剂组较空白组LORR时间延长,但组间无统计学差异,RORR时间缩短,空白组、激动剂组和拮抗剂组时间为(207.44±78.61、161.67±87.59、100.89±44.13)s(P<0.05);钙信号记录结果:LORR中PPTg神经元活性逐渐减弱(P<0.05),RORR中PPTg神经元活性逐渐增强(P<0.05)。结论PPTg核团参与了全麻意识消失与恢复,调控胆碱能神经元活性可加速异氟烷麻醉苏醒过程。

组蛋白赖氨酸甲基化在认知功能障碍中作用的研究进展

认知功能障碍是指脑功能受损后,出现不同程度的学习记忆障碍、视空间障碍、情感障碍等。近年来研究表明,表观遗传调控失衡在认知功能障碍中发挥着重要的作用。组蛋白赖氨酸甲基化作为一种重要的表观遗传修饰,其表达异常可能是导致认知功能障碍的重要分子机制,但具体过程尚不完全清楚。因此,本文就组蛋白赖氨酸甲基化表达异常在认知功能障碍中作用的研究进展进行综述。

研教协同结合PBL教学法在机能实验课中的应用

如何提升医学生科研创新精神、科研创新能力、科研创新意识,为建设创新型国家储备人才,是目前我国高等医学教育面临的重要问题。机能学实验是基础医学实验的重要组成部分,通过本次教学改革在机能学实验课程中开展研教协同结合以问题为基础的教学法(problem-based learning,PBL),改革课程教学形式,探讨该教学法在机能实验教学中的应用。笔者主要通过三个阶段层层递进来完成此次教学改革,即以PBL教学法引导传统机能学实验教学为第一阶段,征集和发布学校教师科研方向为第二阶段,学生根据兴趣组成实验小组在教师指导下进行设计性实验为第三阶段。结果表明研教协同结合PBL教学法能够有效提高学生自主学习能力、团队协作能力和科研创新能力。

APC^(Glu)-IL通路在全身麻醉致意识消失与恢复中的作用

目的采用病毒显微注射、光遗传、麻醉行为学以及脑电记录等技术从神经环路的角度出发,阐明APC(前梨状皮层,anterior piriform cortex)-IL(侧前额叶下边缘皮层,infralimbic cortex)谷氨酸能通路对全身麻醉的调节作用,并初步探讨其作用机制。方法本研究使用健康雄性C57小鼠,其中6只使用1.4%异氟烷混合氧气(1.5 L/min)麻醉,构建顺行性示踪模型,建模成功后寻找其投射点位。健康C57小鼠16只,在APC处注射光遗传病毒并在IL处埋置光纤,安置脑电电极,建立光遗传学模型,建模成功后记录异氟烷与丙泊酚麻醉的行为学与脑电特征。结果APC处的谷氨酸神经元可以投射到IL处;激活APC^(Glu)-IL通路可延长异氟烷麻醉的诱导时间,减少麻醉特征脑电delta波的比例;但对于丙泊酚麻醉时间与脑电无影响。结论APC^(Glu)-IL通路可以延长异氟烷麻醉的诱导时间,但对丙泊酚麻醉时间无影响。

大脑衰老过程中组蛋白修饰改变

衰老是人类许多疾病,如癌症、心血管疾病或神经疾病的主要危险因素之一^([1])。大脑是受到衰老影响较大的器官,随着年龄的增长,患者可表现出认知功能的进行性减退。在老年大脑中,由于各种表观遗传的改变,如DNA甲基化、组蛋白修饰等改变可调控各种与学习记忆、突触结构发育、突触可塑性相关的基因转录与蛋白表达,从而成为大脑衰老后发生认知障碍的分子基础。组蛋白修饰是一种以共价方式进行的蛋白质翻译后修饰,是由染色质修饰酶在特定组蛋白残基上进行动态添加或擦除。

Lgi1基因通过控制髓鞘装配和TSC1-mTORC1依赖的脂质生物合成促进外周神经系统髓鞘化

目的 探索富亮氨酸胶质瘤失活基因1(Lgi1)在外周神经系统(PNS)髓鞘化的作用及其分子机制。方法 应用蛋白质印迹法检测Lgi1与髓鞘相关蛋白在产后发育时期SN组(坐骨神经)P3-P60、Brain组(大脑)P0-P180、敲除Lgi1后SN组与Brain组的表达,并进一步探索Lgi1-/-小鼠Laminin-integrin信号及TSC1-mTORC1通路相关蛋白表达情况;利用免疫组织化学与电镜探究敲除Lgi1后引起的髓鞘超微结构改变。结果 蛋白质印迹法显示,Lgi1的缺失会导致PNS中髓鞘相关蛋白MBP、MOG和MAG与特异性髓鞘蛋白MPZ的表达水平下降(P<0.05),且电镜下实验组小鼠SN中无髓鞘的轴突数量增加,而轴突总数不变,g-ratio比率增加,且未折叠髓鞘增加;Lgi1-/-小鼠SN中Laminin、integrinβ-1、integrinβ-4蛋白表达明显减少,integrin α-1表达增加(P<0.05);免疫荧光染色结果显示,MBP与Laminin共染部分较少;此外,与对照组相比,Lgi1-/-小鼠中脂肪酸合成酶FASN蛋白表达量减少,pS6水平增加和TSC1表达减少(P<0.05)。结论 Lgi1基因参与调控PNS髓鞘化过程,且通过Laminin-integrin信号及TSC1-mTORC1通路抑制髓鞘的形成并导致PNS低髓鞘化。

以GABAA受体为靶点的麻醉和镇静药的应用进展

在中枢神经系统(central nervous system,CNS)中,γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric,GABA)受体以两种形式存在:GABAA受体(γ-aminobutyric acid receptors,GABAAR)和GABAB受体(γ-hydroxybutyric acid receptors,GABABR)。GABAAR是五次跨膜的配体门控通道的半胱氨酸环家族,在大脑调节记忆、意识及睡眠中具有一定的作用。GABAAR有许多亚基,它们决定受体的亲和力,传导性和其他性质。在人类中主要有6个α亚基,3个β亚基,3个γ亚基及δ、ε、π、θ等15个亚基[1]。

中缝背核5-羟色胺能神经通路功能研究进展

中缝背核5-羟色胺(5-HT)能神经元投射到大脑的广泛区域,与许多生理过程及精神疾病的发生有关,如焦虑、奖赏、睡眠-觉醒、成瘾、抑郁症等,但5-HT能神经通路对上述众多不同生理或病理功能的调控机制尚未完全阐明。文章将从神经网络的角度出发,就目前已明确的中缝背核5-HT能相关神经通路参与调控焦虑、奖赏、睡眠-觉醒及药物成瘾进行综述。

丙泊酚麻醉与自然睡眠状态皮层脑电图的异同

全麻致意识消失及恢复的过程是一种由药物诱导的可逆反应,主要表现为意识消失、制动、遗忘等.研究表明,这一过程由大脑中不同神经通路共同参与调控睡眠是一种自然发生的可逆的静息状态,表现为机体对外界刺激的反应性降低和意识的暂时中断,这一过程和全麻药物诱导的意识消失和恢复具有一定相似性[1-2].

蓝斑核-脊髓背角去甲肾上腺素能通路与神经病理性疼痛研究进展

神经病理性疼痛发病机制复杂,目前仍缺乏有效的治疗手段。蓝斑核-脊髓背角去甲肾上腺素(Norepinephrine,NE)能通路能缓解神经病理性疼痛,但蓝斑核释放的NE在脊髓背角的细胞和分子机制尚不清楚。本文对该通路在神经病理性疼痛中的作用及可能的机制进行了综述,展望以该通路及NE受体为靶点的镇痛策略的应用前景,为神经病理性疼痛治疗提供了新的研究思路。

研教协同模式促进大学生创新创业训练的开展

大学生创新创业计划是配合全球"脑计划"推广、实施的重要途径之一。高校神经科学研究平台的科研人员及仪器设备在大学生创新创业计划的实施中有重要作用,但面临大学生神经相关基础知识薄弱、实验技能低下和心态不稳定等问题。高校神经科学研究平台能否以及如何将研教协同模式融入大学生创新创业计划的实施是一个值得探讨的问题。本文以西部某医科大学脑科学重点实验室为例,通过加强本科生神经基础理论课讲授、典型案例引导和分析、专题和研究进展讲座、基础实验技能培训等多种形式,充分发挥神经科学研究平台的人才智力和科研技术优势,更好的促进与神经科学相关的大学生创新创业训练计划的实施。

伏隔核在睡眠觉醒及全身麻醉意识调控中的作用综述

伏隔核位于腹侧纹状体,主要由中型多棘的γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)能神经元构成,根据其表达受体的不同,又细分为表达多巴胺D1受体、多巴胺D2受体、腺苷A1及A2A受体的神经元亚型。以往研究发现伏隔核参与调控奖赏、成瘾、摄食、学习及睡眠-觉醒等神经生物学行为,与皮质、中脑多巴胺能核团等有着复杂的纤维联系。新近的研究表明伏隔核在全身麻醉意识调控中也发挥重要的作用,这为全身麻醉机制研究提供了新的思路。因此,本文对伏隔核各亚型神经元及其投射通路在睡眠-觉醒和全身麻醉中的作用进行综述。

维生素D治疗神经病理性疼痛研究进展

神经病理性疼痛可严重影响患者的健康和生活质量。因疼痛机制尚不明确,目前缺乏良好的治疗手段。目前神经病理性疼痛的治疗通常需要联合用药。近年来,研究表明维生素D能有效缓解多种神经病理性疼痛,且无明显的副作用。本文综述了维生素D对神经病理性疼痛的疗效及其可能的作用机制,如抑制神经炎症,促进神经修复,抗病毒等作用。研究维生素D对慢性疼痛的作用及其机制将有助于为其治疗提供新的思路。

背外侧被盖核GABA能神经元在七氟醚致意识改变中的作用机制

目的探究LDT脑区GABA能神经元在七氟醚麻醉致意识改变中的作用机制。方法本研究使用健康雄性Vgat:Ai14小鼠24只,分别注射化学遗传学激活病毒(n=8)、抑制病毒(n=8)以及空白对照病毒(n=8),并安置脑电电极,建立化学遗传学实验模型,待病毒转染成功后记录七氟醚麻醉下小鼠翻正反射消失(LORR)时间、翻正反射恢复(RORR)时间以及皮层脑电(EEG)变化情况。结果(1)在七氟醚麻醉过程中,LDT脑区GABA能神经元活性被抑制;(2)特异性激活LDT脑区GABA能神经元可缩短七氟醚麻醉诱导时间[hM3Dq^(NS)组为(90.89±7.6)s,hM3Dq^(CNO)组为(69.7±4.3)s],延长七氟醚麻醉恢复时间[hM3Dq^(NS)组为(161.3±18.7)s,hM3Dq^(CNO)组为(337.0±180)s],EEG表现为相应皮层γ波(25~60 Hz)减弱(hM3DqNS组为0.10±0.02,hM3Dq^(CNO)组为0.06±0.02);爆发性抑制率(BSR)增多(hM3Dq^(NS)组为1.260±1.154%,hM3Dq^(CNO)组为27.66±22.70%);(3)特异性抑制LDT脑区GABA能神经元可延长七氟醚麻醉诱导时间[hM4Di NS组为(89.67±11.62)s,hM4Di^(CNO)组为(112.0±18.9)s],缩短七氟醚麻醉恢复时间[hM4Di NS组为(149.3±58.60)s,hM4Di^(CNO)为(101.7±28.4)s],EEG表现为相应皮层δ波(1~4 Hz)减弱(hM4Di NS组为0.60±0.13,hM4Di^(CNO)为0.33±0.15)。结论LDT脑区GABA能神经元可增强七氟醚的麻醉效应,调控麻醉致意识改变的过程。

慢性应激中CRFR1/PKA对雌性APP/PS1转基因小鼠的影响

目的运用APP/PS1转基因小鼠建立慢性应激模型,观察CRFR1/PKA在不同性别中的影响。方法选取C57/BL6j和APP/PS1转基因小鼠分别建立WT组(n=10)、APP组(n=10)和CUMS-APP组(n=10),利用血清皮质酮检测、旷场实验观察小鼠焦虑样变化,通过新奇物体识别实验、水迷宫观察小鼠空间学习和记忆模式改变情况,运用Western blot检测各组小鼠APP、CRFR1、PKA在海马和皮层的蛋白表达量变化。结果慢性应激后CUMS-APP组小鼠较WT组出现明显焦虑样改变(P<0.05),且应激后CUMS-APP模型组较WT组有明显认知功能障碍行为学表现(P<0.05),与APP-F组相比,CUMS-APP-F组APP、CRFR1、PKA在海马和皮层中表达出现明显升高(P<0.05)。结论慢性应激后APP/PS1雌性小鼠出现认知行为障碍及Aβ病理改变可能由CRFR1/PKA通路过度表达介导。

低强度经颅超声刺激治疗认知障碍性疾病的机制研究进展

认知障碍性疾病是指能影响个体思维、记忆、学习和理解能力的疾病,常见的认知障碍性疾病包括AD、血管性认知障碍、帕金森病、癫痫等。研究发现上述疾病的发病机制可能和神经可塑性(特别是突触可塑性、神经递质变化、神经营养因子等)、神经炎症、脑血流动力学、脑电节律等相关,但其治疗目前尚未有突破。低强度经颅超声刺激(LITUS)是一种新兴的非侵入性治疗方法,通过低强度超声波刺激脑部特定区域,调节神经元活动,对认知障碍性疾病有较好的疗效,但具体机制目前尚不清楚。本文围绕LITUS对突触可塑性、神经递质释放、神经营养因子水平、神经炎症反应、脑血流动力学调控、脑电节律调控方面的研究进行综述,旨在为认知障碍性疾病治疗提供新思路。

臂旁核神经通路在全身麻醉致意识改变中作用的研究进展

全身麻醉药(以下简称全麻药)的主要药理效应包括:可逆性的意识消失、镇痛、遗忘以及肌松作用,其中意识消失是其最具特征性的表现。迄今为止,全麻药通过何种机制介导意识消失与恢复仍不明确。近年来,多项研究从神经网络调控理论出发以期阐明全身麻醉的调控靶点,发现蓝斑核^([1])、伏隔核^([2])、中缝背核^([3])、外侧下丘脑^([4])等核团均参与全身麻醉的过程,运用光遗传学、化学遗传学等方法调控核团内特定类型的神经元会影响麻醉诱导时间和麻醉苏醒时间,并伴有皮层脑电的同步变化。