電刺激與電損毀腹外側(cè)視前區(qū)對大鼠睡眠活動的影響.pdf

1、睡眠對于人的生長發(fā)育、學(xué)習(xí)記憶、新陳代謝、生存適應(yīng)、免疫功能的維持、體力與精力的恢復(fù)等有著不可或缺的生理作用。然而，關(guān)于睡眠活動發(fā)生或維持等基本環(huán)節(jié)的內(nèi)在機(jī)制，目前仍然不夠清楚。但總體而言，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對于睡眠活動機(jī)制的研究已取得了不少成果，也形成了各種學(xué)說，如被動學(xué)說、睡眠中樞學(xué)說、睡眠因子學(xué)說等。在所有相關(guān)研究中，對神經(jīng)機(jī)制的研究始終占據(jù)著主流，其內(nèi)容主要涉及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及生化小分子的活動，而神經(jīng)中樞的活動是關(guān)鍵所在。所以，睡眠

2、活動的中樞機(jī)制一直是研究的熱點(diǎn)。近些年的研究發(fā)現(xiàn)，下丘腦腹外側(cè)視前區(qū)(VLPO)在睡眠活動的啟動和維持中至關(guān)重要。該區(qū)域位于與前腦基底部(BF)緊鄰的下丘腦視前區(qū)(POA)，其神經(jīng)元主要為V-氨基丁酸能和甘丙肽能，這些神經(jīng)元中許多聚集成簇形成VLPO密集部(VLPO cluster)，還有的散布于密集部背側(cè)及內(nèi)側(cè)形成VLPO外延部(eVLPO);VLPO與上行喚醒系統(tǒng)(AAS)有著復(fù)雜的往返式神經(jīng)聯(lián)系，同時接受少量來自生物節(jié)律控制中心-

3、視交叉上核(SCh)的投射;電刺激貓的前腦基底部(很可能涉及VLPO)可引發(fā)睡眠，大鼠睡眠時VLPO神經(jīng)元活動加強(qiáng)、清醒時活動減弱，特異性化學(xué)損毀其神經(jīng)元胞體則引起動物嚴(yán)重失眠，并發(fā)現(xiàn)老年人睡眠困難與該區(qū)大量神經(jīng)元減少密切相關(guān)。在此基礎(chǔ)上，Clifford B.Saper等提出“觸發(fā)式開關(guān)假說(the flip-flopswitch hypothesis)”，推測VLPO很可能以電氣工程學(xué)中觸發(fā)式開關(guān)的模式，參與了睡眠的啟動和維持。然而

4、，該假說中隱含的關(guān)于VLPO與睡眠活動之間的因果關(guān)系，其真實(shí)情況仍不清楚。自然狀態(tài)下，究竟是VLPO活動的加強(qiáng)觸發(fā)了睡眠活動，還是睡眠活動激活了VLPO神經(jīng)元？或一切關(guān)于睡眠時VLPO的研究數(shù)據(jù)都只是睡眠活動下的表象？這些問題都有待進(jìn)一步探討。本實(shí)驗(yàn)擬采用慢性電極技術(shù)對大鼠VLPO分別進(jìn)行電刺激、電損毀，根據(jù)腦電和行為的變化分析VLPO與睡眠活動的關(guān)系，為揭示睡眠活動的神經(jīng)機(jī)制提供基礎(chǔ)研究資料。
　　本研究以260-360g的成年

5、SD雄性大鼠為對象，隨機(jī)分為對照組和實(shí)驗(yàn)組。動物飼養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)記錄等均在安靜、清潔、光線可控的地下室完成（明/暗周期為:08:00:00-20:00:00光照，20:00:00-08:00:00黑暗）。慢性植入電極是自制的不銹鋼金屬電極。用作刺激或電損毀電極的是直徑為180μm的不銹鋼針灸針，且針體已被清漆絕緣處理，僅暴露針尖;用作腦皮層電圖(ECoG)記錄電極的為平頭的不銹鋼眼鏡螺絲。手術(shù)時，將深度麻醉(腹腔注射戊巴比妥鈉，40

6、 mg/kg)的動物固定于腦立體定位儀，4個眼鏡螺絲被旋入顱骨至接觸硬腦膜（額葉×2，頂葉×2），同側(cè)額、頂葉的螺絲用作ECoG記錄電極，鼻根處旋入1螺絲接地作參考電極。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分組植入刺激電極(×2)，具體定位座標(biāo)參見正文“表1電刺激實(shí)驗(yàn)動物分組”和“表2電損毀實(shí)驗(yàn)動物分組”。牙科水泥固定所有電極，接通電極與自制排座接頭，牙科水泥固定接頭?；謴?fù)性飼養(yǎng)3天，淺度麻醉，連接腦部接頭與生理信號采集系統(tǒng)，于屏蔽柜內(nèi)適應(yīng)1天后，記錄ECoG，同

7、步行為錄像，12h-24h。次日，在22:00:00-23:00:00大鼠行為最活躍狀態(tài)下給予電刺激(模式1:單向正電流串單刺激，強(qiáng)度0.02mA，波寬0.5 ms，波間隔200 ms，脈沖數(shù)8，主周期2s，周期次數(shù)3-6)，實(shí)時記錄ECoG變化，同步行為錄像。電刺激實(shí)驗(yàn)之后，在老鼠安靜狀態(tài)下給予電損毀刺激（模式2:單向正電流串單刺激，強(qiáng)度0.2 mA，波寬1000 ms，波間隔0.1 ms，脈沖數(shù)10，無重復(fù)），實(shí)時記錄ECoG，同步

8、行為錄像，12h-24h。數(shù)據(jù)采集完成之后，麻醉、4％多聚甲醛灌流固定、斷頭取腦、冰凍切片、尼氏染色、光鏡下檢查電極位置及電損毀區(qū)域。用生理信號采集系統(tǒng)內(nèi)置程序?qū)τ涗浀腅CoG進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析軟件STATI STICA6.0對δ、θ、α、β腦電波相關(guān)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
　　本研究表明：⑴電刺激實(shí)驗(yàn)結(jié)果：當(dāng)雙側(cè)刺激電極位于或緊挨VLPO，給予電刺激后，活動大鼠即刻停止活動（如飲水），并出現(xiàn)類似“伸懶腰”的肢體動作，隨即

9、靜臥不動，持續(xù)至少3 min;同時ECoG在15-25 s內(nèi)由清醒態(tài)的低幅快波轉(zhuǎn)變?yōu)樗邞B(tài)的高幅慢波；當(dāng)雙側(cè)刺激電極在VLPO之外，給予電刺激前后，動物始終處于活動狀態(tài)，未見明顯的行為變化;同時ECoG也未見明顯變化，始終呈清醒態(tài)的低幅快波。⑵電損毀實(shí)驗(yàn)結(jié)果：當(dāng)左側(cè)VLPO被電損毀之后，12 h-24 h內(nèi)，代表深度睡眠的δ波極顯著減少，代表皮質(zhì)興奮的β波極顯著增多；當(dāng)腦內(nèi)無電損毀區(qū)，48 h內(nèi)（后24 h與前24 h比較），δ、θ、α