在體光遺傳學(xué)-電生理相結(jié)合研究一側(cè)半球控制雙側(cè)上肢運(yùn)動(dòng)的腦功能重塑機(jī)制.pdf

1、背景:作為中樞神經(jīng)損傷后較為嚴(yán)重的后遺癥之一，上肢痙攣性癱瘓的治療方法及效果均有限。課題組前期研究發(fā)現(xiàn):通過改變周圍神經(jīng)通路增強(qiáng)同側(cè)神經(jīng)纖維對(duì)肢體的支配可以實(shí)現(xiàn)偏癱患者的健存大腦半球同時(shí)司管雙側(cè)上肢。但具體涉及到的神經(jīng)通路以及患肢運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的動(dòng)態(tài)中樞機(jī)制尚不明確。本課題使用Thy1-ChR2-EYFP轉(zhuǎn)基因小鼠建立腦外傷和健側(cè)頸七神經(jīng)根移位至患側(cè)頸七神經(jīng)根的模型，通過光遺傳學(xué)-電生理相結(jié)合的技術(shù)、行為學(xué)以及逆行跨多突觸的神經(jīng)示蹤技術(shù)，

2、研究癱瘓肢體運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的中樞機(jī)制。該技術(shù)具有皮層定位及刺激精確可控、可重復(fù)性佳以及高效無創(chuàng)的不可替代優(yōu)勢，研究成果將有助于揭示一側(cè)皮層司管雙側(cè)上肢的動(dòng)態(tài)重塑規(guī)律，為后續(xù)積極干預(yù)腦重塑，促進(jìn)卒中、腦癱、腦外傷后遺癥的上肢功能恢復(fù)研究提供依據(jù)。
　　方法:我們建立了小鼠左側(cè)控制性皮層撞擊腦外傷(CCI)及健側(cè)頸七-患側(cè)頸七神經(jīng)根切斷及移位模型，術(shù)后通過滾軸實(shí)驗(yàn)和階梯步行實(shí)驗(yàn)檢測上肢運(yùn)動(dòng)功能的損傷及恢復(fù)情況，在體光遺傳學(xué)-電生理技術(shù)相

3、結(jié)合用于繪制正常小鼠初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層M1、前肢各肌肉代表區(qū)圖譜以及動(dòng)態(tài)記錄術(shù)后不同時(shí)間點(diǎn)健側(cè)皮層刺激后雙側(cè)上肢各靶肌肉代表區(qū)位置及運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位(MEP)參數(shù)的變化。采用偽狂犬病毒PRV-Bartha株dsred自患肢頸七神經(jīng)根注射，連續(xù)冰凍切片及免疫組化觀察其在健側(cè)皮層的神經(jīng)元標(biāo)記情況。
　　結(jié)果:左側(cè)CCI后，小鼠對(duì)側(cè)肢體在滾軸實(shí)驗(yàn)和階梯步行實(shí)驗(yàn)的評(píng)分均出現(xiàn)顯著的降低，對(duì)照組（CCI+雙側(cè)頸七切斷組以及單純CCI組）的評(píng)分在CCI后

4、1月內(nèi)均出現(xiàn)了一定程度的上升，但之后直至術(shù)后10個(gè)月對(duì)照組的患肢行為學(xué)評(píng)分未進(jìn)一步恢復(fù)，而實(shí)驗(yàn)組（CCI+健側(cè)頸七-患側(cè)頸七移位組）的患肢在術(shù)后5月時(shí)滾軸實(shí)驗(yàn)的姿態(tài)、頭部姿勢以及前屈項(xiàng)目行為學(xué)評(píng)分開始好于對(duì)照組，至術(shù)后6個(gè)月時(shí)更為顯著且一直持續(xù)至術(shù)后10月。術(shù)后7月時(shí)患肢在滾軸實(shí)驗(yàn)的提攜項(xiàng)目評(píng)分以及階梯步行實(shí)驗(yàn)評(píng)分開始好于對(duì)照組，至術(shù)后8個(gè)月時(shí)更為顯著且一直持續(xù)至術(shù)后10月。而健側(cè)肢體功能僅在術(shù)后1月內(nèi)評(píng)分下降，術(shù)后1月恢復(fù)至術(shù)前并維持

5、至術(shù)后10月。我們通過光遺傳學(xué)方法繪制了轉(zhuǎn)基因小鼠M1圖譜，并發(fā)現(xiàn)前肢代表區(qū)由位于偏前方較小面積的代表區(qū)RFA（6±1個(gè)刺激位點(diǎn)，主要誘發(fā)出腕及趾活動(dòng)）以及偏后方較大面積的代表區(qū)CFA（44±4個(gè)刺激位點(diǎn)，主要誘發(fā)出肩肘及部分腕活動(dòng)）構(gòu)成。術(shù)后4月以內(nèi)，右（?。﹤?cè)皮層刺激僅能記錄到左（?。﹤?cè)肢體靶肌肉的MEP;術(shù)后5月時(shí)，右（健）側(cè)皮層刺激可以同時(shí)記錄到雙側(cè)肱三頭肌的MEP，且術(shù)后右（患）側(cè)肱三頭肌代表區(qū)逐漸縮小并向左（健）側(cè)肱三頭肌代

6、表區(qū)匯聚;術(shù)后7月時(shí)，右（?。﹤?cè)皮層刺激可以同時(shí)記錄到雙側(cè)前臂伸肌群的MEP，且術(shù)后右（患）側(cè)前臂伸肌群代表區(qū)呈現(xiàn)出逐漸縮小并向左（?。﹤?cè)前臂伸肌群代表區(qū)匯聚的趨勢，而右（?。﹤?cè)皮層內(nèi)刺激始終無法誘發(fā)出右（患）側(cè)肱二頭肌的MEP。右（?。﹤?cè)皮層刺激誘發(fā)出左（?。﹤?cè)肢體靶肌肉的代表區(qū)及波幅未見明顯變化。單純CCI組小鼠及CCI+雙側(cè)頸七神經(jīng)根切斷的小鼠的右（?。﹤?cè)皮層在各時(shí)間點(diǎn)均未發(fā)現(xiàn)被標(biāo)記的神經(jīng)元，而CCI+健側(cè)頸七移位的小鼠在術(shù)后5月