癲癇樣放電過程中大鼠海馬切片的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特性.pdf

1、癲癇是最常見的、嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)疾病之一，大約影響世界人口的7‰。癲癇發(fā)作時患者常伴有意識喪失、四肢抽搐等癥狀，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和生命安全。癲癇患者中大約30％無法通過藥物有效控制癲癇的發(fā)作，發(fā)展成為難治性癲癇。顳葉癲癇是難治性癲癇的主要形式，在顳葉癲癇患者中，海馬硬化又是其最常見損傷。從神經(jīng)元放電活動的角度來講，癲癇的產(chǎn)生是神經(jīng)系統(tǒng)中異常過量的放電導(dǎo)致。這種異常放電在局部產(chǎn)生，并在較大范圍內(nèi)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中傳播。弄清癲癇樣放電在海馬內(nèi)

2、的起始和傳播，以及海馬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在癲癇樣放電過程中的改變，對癲癇的理解和其臨床治療具有重要意義。本研究利用多電極記錄系統(tǒng)對無鎂人工腦脊液誘導(dǎo)的大鼠海馬切片癲癇樣放電進(jìn)行記錄和研究，探討海馬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在癲癇樣放電過程中的動態(tài)變化。
　　本論文的第一部分工作通過比較癲癇樣放電波形和對電活動進(jìn)行互相關(guān)分析兩種方法，研究了癲癇樣放電在海馬中的起始和傳播。第二部分工作利用部分指向性相干分析方法來獲得海馬網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不同區(qū)域神經(jīng)元群體間的有效連接，然后

3、通過圖論的方法研究了網(wǎng)絡(luò)的組織特點(diǎn)及由正常人工腦脊液（artificial cerebrospinal fluid,ACSF）灌流時的放電到無鎂ACSF灌流癲癇樣放電的轉(zhuǎn)變過程中網(wǎng)絡(luò)特性的變化。
　　主要結(jié)果包括：（1）在海馬切片的錐體細(xì)胞層內(nèi)，每次同步癲癇樣放電過程中，位于CA3b區(qū)的電極記錄到的癲癇樣放電最早出現(xiàn)，其兩側(cè)的CA3a-CA1和CA3c區(qū)隨后出現(xiàn)癲癇樣放電，且不同區(qū)域電極記錄到的信號跟起始通道處信號出現(xiàn)時間之間的延

4、時與兩者之間的距離呈正相關(guān)。而在不同層之間，海馬內(nèi)部腔隙分子層、放射層處信號與起始通道處信號出現(xiàn)時間之間的延遲較小，鄰近始層的外側(cè)區(qū)域處信號與起始通道處信號出現(xiàn)時間之間的延遲較大。（2）一、在正常ACSF灌流時，海馬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的連接特點(diǎn)，而在無鎂ACSF灌流癲癇樣放電過程中，海馬網(wǎng)絡(luò)鄰近區(qū)域間短距離的連接增強(qiáng)，而非鄰近區(qū)域間的長距離連接減少，表現(xiàn)出小世界網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)。這表明，在癲癇樣放電時神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以一種更高效的方式進(jìn)行信息傳輸，

5、揭示了超興奮神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的組織方式。在癲癇樣放電早期、中期和晚期三個階段，網(wǎng)絡(luò)小世界性先增大后減小，且癲癇樣放電晚期網(wǎng)絡(luò)的小世界性小于早期階段網(wǎng)絡(luò)的小世界性。二、在癲癇樣放電過程中，海馬網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了由錐體細(xì)胞層到顆粒細(xì)胞層之間的凈信息流動，而在正常ACSF灌流時網(wǎng)絡(luò)沒有表現(xiàn)出這種信息流動。三、對海馬網(wǎng)絡(luò)的分析還表明，在由正常ACSF灌流時的放電到無鎂ACSF灌流癲癇樣放電轉(zhuǎn)變過程中，網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度增大，連接強(qiáng)度的改變早于癲癇樣放電的出現(xiàn)，且直

6、到癲癇樣放電結(jié)束數(shù)秒后，海馬網(wǎng)絡(luò)的連接強(qiáng)度才恢復(fù)至癲癇樣放電出現(xiàn)之前的水平。
　　從研究結(jié)果可以看出，在海馬切片的錐體細(xì)胞層內(nèi)，癲癇樣放電起始于CA3b區(qū)，并沿CA3b→CA3c和CA3b→CA1兩個方向傳播。而在不同層之間，癲癇樣放電起始于內(nèi)部的腔隙分子層、放射層區(qū)域，向鄰近始層的外側(cè)傳播。對于海馬網(wǎng)絡(luò)來說，在由正常ACSF灌流時的放電到無鎂ACSF灌流癲癇樣放電的轉(zhuǎn)變過程中，海馬網(wǎng)絡(luò)由隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)逐漸變得規(guī)則，并在癲癇樣放電結(jié)束后