為探討強(qiáng)直電刺激大鼠一側(cè)海馬(hippocampus，HPC)可否誘導(dǎo)雙側(cè)HPC癲癇電網(wǎng)絡(luò)形成，通過對一側(cè)HPC CA1區(qū)施加強(qiáng)直電刺激建立HPC癲癇模型，同步記錄同側(cè)或?qū)?cè)前背HPC電圖和單個(gè)神經(jīng)元電活動，分別觀察雙側(cè)HPC網(wǎng)絡(luò)癲癇電活動和單個(gè)細(xì)胞癲癇相關(guān)性電活動，分析HPC電圖癲癇電活動形式，探討HPC癲癇電網(wǎng)絡(luò)形成過程中的細(xì)胞和網(wǎng)絡(luò)電生理機(jī)制。

1材料與方法

1.1材料成年雄性大鼠14只，體重180～220g，隨機(jī)分為強(qiáng)直電刺激右后背HPC(acute tetanization of the posterior dorsal hippocampus，ATPDH)組和同步記錄同側(cè)前背HPC電圖與單位放電組（施加AT-PDH，同步記錄對側(cè)前背HPC電圖與單位放電），各7只。

1.2動物手術(shù)及電刺激方法 將麻醉大鼠的顱骨打開，挑開硬腦膜，用4%生理鹽水瓊脂封閉骨窗。實(shí)驗(yàn)用不銹鋼雙極同心電極絲直徑0.1mm，間距0.1mm，阻抗0.2～0.3M8，用于施加電刺激或HPC電圖記錄。將刺激電極和玻璃微電極分別置于HPC。玻璃微電極內(nèi)充灌含有0.5mol/L醋酸鈉的2%滂胺天藍(lán)溶液，，電極尖端直徑約1Lm，阻抗10～20M8。電極尖端位置具體如下：刺激電極置于右后背HPC，P：-4.8mm，R:-2.5mm，H：-3.0mm；不銹鋼雙極記錄電極分別置于右前背HPC CA1基樹突區(qū)P：-3.0mm，R：-2.5mm，H：-3.0mm；左前背CA1基樹突區(qū)：P：-3.0mm，L：2.5Mm，H：-3.0mm。玻璃微電極尖端盡可能靠近深部電圖記錄電極尖端，間隔約200～300Lm[1]。

1.3分析方法采用視覺分析法對HPC電圖與單位放電形式進(jìn)行定性分析，對特征性單位放電的形式進(jìn)行定量分析。采用雙通道HPC電圖和細(xì)胞單位同步記錄的方法觀察網(wǎng)絡(luò)和單個(gè)神經(jīng)元電活動。所得數(shù)據(jù)經(jīng)SPSS 20.0版統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行處理，文中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為(x±s)，檢測各項(xiàng)指標(biāo)的差別是否具有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，運(yùn)用Sigmaplot軟件作圖。

2結(jié)果

施加刺激之前，觀察自發(fā)電活動時(shí)發(fā)現(xiàn):雙側(cè)HPC電圖呈現(xiàn)15～20Hz節(jié)律性生物電振蕩，偶見少量尖波。神經(jīng)元單位放電形式主要為不規(guī)則節(jié)律性放電。施加ATPDH之后，可以誘導(dǎo)出現(xiàn)雙側(cè)HPC電圖和神經(jīng)元出現(xiàn)癲癇相關(guān)性電活動。重復(fù)施加ATPDH誘導(dǎo)出現(xiàn)的HPC網(wǎng)絡(luò)和細(xì)胞的電活動特征具體描述如下。

ATPDH可以分別誘導(dǎo)出現(xiàn)同側(cè)或?qū)?cè)HPC神經(jīng)元出現(xiàn)原發(fā)性單位后放電。施加第6串ATPDH后約10s時(shí)出現(xiàn)了同側(cè)HPC神經(jīng)元的原發(fā)性單位后放電，持續(xù)約36s。而對側(cè)HPC神經(jīng)元的原發(fā)性單位后放電出現(xiàn)的潛伏期約46s，持續(xù)時(shí)間約37s。ATPDH誘導(dǎo)同側(cè)或?qū)?cè)HPC神經(jīng)元出現(xiàn)的原發(fā)性單位后放電與刺激之間形成了明顯時(shí)間關(guān)系，潛伏期明確。但是ATPDH誘導(dǎo)同側(cè)HPC神經(jīng)元出現(xiàn)該效應(yīng)的潛伏期短，而ATPDH引起對側(cè)HPC神經(jīng)元出現(xiàn)該效應(yīng)的潛伏期長。

出現(xiàn)同側(cè)及對側(cè)爆發(fā)式HPC單位放電神經(jīng)元。ATPDH可以調(diào)制同側(cè)HPC爆發(fā)式放電神經(jīng)元的電活動:施加第3個(gè)刺激串后約10min，同側(cè)HPC神經(jīng)元出現(xiàn)了非規(guī)則爆發(fā)式放電;第4個(gè)ATPDH串促使該神經(jīng)元的放電節(jié)律更加規(guī)則。ATPDH也可以誘導(dǎo)對側(cè)HPC爆發(fā)式放電神經(jīng)元出現(xiàn)原發(fā)性單位后放電:第1串ATPDH后約10min，該神經(jīng)元出現(xiàn)了不規(guī)則節(jié)律性爆發(fā)式放電;施加第2串ATPDH后，在爆發(fā)式單位放電的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了持續(xù)約14s的原發(fā)性單位后放電，并具有潛伏期短的特點(diǎn)。

大鼠出現(xiàn)了同側(cè)或?qū)?cè)原發(fā)性網(wǎng)絡(luò)后放電。第1串ATPDH誘導(dǎo)同側(cè)HPC電圖出現(xiàn)的高達(dá)80Hz高頻原發(fā)性網(wǎng)絡(luò)后放電，其潛伏期約8s左右，持續(xù)時(shí)間約8s以上，可謂ATPDH誘導(dǎo)出現(xiàn)的高頻網(wǎng)絡(luò)發(fā)作樣電振蕩(seizure-like oscillations)，其網(wǎng)絡(luò)發(fā)作樣電振蕩的頻率可達(dá)約80Hz。施加第1串ATPDH之后約1s時(shí)，對側(cè)HPC電圖出現(xiàn)了原發(fā)性誘發(fā)生物電反應(yīng)，頻率約14Hz左右。

3討論

HPC是一個(gè)癲癇發(fā)生的低閾值腦區(qū)，與海馬結(jié)構(gòu)的功能異常有關(guān)。在海馬結(jié)構(gòu)的內(nèi)在網(wǎng)絡(luò)中，癲癇電網(wǎng)絡(luò)的形成往往涉及不同亞區(qū)局部網(wǎng)絡(luò)和神經(jīng)元的異常。CA1區(qū)與HPC癲癇的發(fā)生密切相關(guān)。在雙側(cè)HPC CA1區(qū)觀察到synapsin I水平增加，而GABA的受體m-RNA表達(dá)下調(diào)[2]，提示HPC癲癇的發(fā)生增強(qiáng)了CA1區(qū)神經(jīng)元的興奮性和突觸信息輸入。強(qiáng)直電刺激schaffer側(cè)支和細(xì)胞外的高鉀誘發(fā)了大鼠CA1區(qū)錐體細(xì)胞突觸傳遞的長時(shí)程增強(qiáng)[3]。缺血性CA1錐體神經(jīng)元的壞死可以降低癲癇敏感豚鼠的癲癇易感性，4-AP可以誘發(fā)癲癇大鼠EC-HPC腦片CA1區(qū)產(chǎn)生回返性癲癇樣放電[4]。說明CA1區(qū)神經(jīng)元的異常活動參與了HPC癲癇電活動的發(fā)生。

電刺激一側(cè)HPC可以引起雙側(cè)HPC癲癇樣點(diǎn)燃效應(yīng)，說明一側(cè)HPC癲癇可以跨半球構(gòu)建雙側(cè)HPC癲癇電網(wǎng)絡(luò)。HPC內(nèi)神經(jīng)生物化學(xué)失衡和神經(jīng)元功能異常是誘發(fā)網(wǎng)絡(luò)癲癇的重要因素，故雙側(cè)HPC癲癇的形成也是一個(gè)跨越大腦半球的神經(jīng)電化學(xué)網(wǎng)絡(luò)功能失衡的過程[5]。本實(shí)驗(yàn)中ATPDH誘發(fā)的同側(cè)HPC原發(fā)性網(wǎng)絡(luò)后放電潛伏期短；而對側(cè)HPC出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)后放電潛伏期較長。施加刺激的同側(cè)HPC網(wǎng)絡(luò)發(fā)作樣電振蕩可達(dá)80Hz，而對側(cè)HPC的癲癇樣電活動頻率在30Hz以下。提示ATPDH可以構(gòu)建雙側(cè)HPC癲癇網(wǎng)絡(luò)，形成長路徑病理性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息的跨越大腦半球特征，連接雙側(cè)HPC的神經(jīng)結(jié)構(gòu)很可能起著\"高頻濾波器\"的作用。這種雙側(cè)HPC網(wǎng)絡(luò)癲癇的形成是具有雙側(cè)HPC神經(jīng)元的原發(fā)性單位后放電基礎(chǔ)的。ATPDH誘導(dǎo)出現(xiàn)的HPC網(wǎng)絡(luò)原發(fā)性后放電具有明顯的特征性分布。高頻網(wǎng)絡(luò)原發(fā)性后放電出現(xiàn)在施加刺激的同側(cè)HPC，而低頻網(wǎng)絡(luò)誘發(fā)反應(yīng)出現(xiàn)在施加電刺激的對側(cè)HPC。

綜上所述，HPC網(wǎng)絡(luò)癲癇的形成與細(xì)胞癲癇相關(guān)性電活動的發(fā)生是相互作用而平行發(fā)生的，跨越大腦半球的雙側(cè)HPC網(wǎng)絡(luò)癲癇電活動與HPC癲癇的發(fā)生、發(fā)展和擴(kuò)布密切相關(guān)。

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編輯/哈濤