硬膜外脊髓電刺激對大鼠下肢步行中樞的影響.pdf

1、本研究分為二部分：
　　 第一部分：硬膜外脊髓電刺激誘發(fā)正常大鼠脊髓反射的特點
　　 實驗一、硬膜外脊髓電刺激電壓變化對正常大鼠脊髓反射的影響
　　 目的:研究正常大鼠麻醉狀態(tài)下S1脊髓節(jié)段不同電壓硬膜外脊髓電刺激所誘發(fā)的脊髓反射，探討硬膜外脊髓電刺激電壓變化對正常大鼠脊髓反射的影響。
　　 方法:取成年雌性Sprague-Dawley大鼠10只，麻醉后手術(shù)將電極植入S1脊髓節(jié)段。分別予400mV、600

2、mV、1200mV硬膜外脊髓電刺激，以同心圓針電極記錄大鼠下肢半腱肌肌腹的肌電信號，觀察所誘導(dǎo)脊髓反射的特點。
　　 結(jié)果:能引起大鼠下肢肌肉反應(yīng)的閾值為300mV。三種電壓強度的硬膜外脊髓電刺激能誘導(dǎo)出兩種潛伏期成分的脊髓反射，較低的400mV、600mV電壓強度可誘發(fā)出長潛伏期成分，潛伏期分別為5.27±0.36 ms和5.19±0.67ms；較高的1200mV電壓強度可誘發(fā)出短潛伏期成分，潛伏期為2.57±0.23ms。<

3、br>　　 結(jié)論:不同電壓的硬膜外脊髓電刺激可誘導(dǎo)出不同來源的脊髓反射。長潛伏期成分可能是興奮脊髓背根傳入神經(jīng)后引起的單突觸反射；短潛伏期成分可能是直接興奮脊髓內(nèi)的運動神經(jīng)元或運動纖維后向下傳導(dǎo)引起的肌肉興奮電反應(yīng)。
　　 實驗二、硬膜外脊髓電刺激頻率變化對正常大鼠脊髓反射的影響
　　 目的:研究正常大鼠麻醉狀態(tài)下S1脊髓節(jié)段不同頻率硬膜外脊髓電刺激所誘發(fā)的脊髓反射，探討硬膜外脊髓電刺激頻率變化對正常大鼠脊髓反射的影響

4、。
　　 方法:選取成年雌性Sprague-Dawley大鼠10只，麻醉后手術(shù)將電極植入S1脊髓節(jié)段。予波寬200 μs、電壓強度1200mV，頻率分別為50Hz、60Hz、80Hz、100Hz硬膜外脊髓電刺激，以同心圓針電極記錄大鼠下肢半腱肌肌腹的肌電信號，觀察所誘導(dǎo)脊髓反射的特點。
　　 結(jié)果:以50Hz、60Hz、80Hz、100Hz的ESCS刺激大鼠S1脊髓時，可誘發(fā)出脊髓反射。4種高頻刺激后期均出現(xiàn)了脊髓反射脫

5、落后不規(guī)律出現(xiàn)，部分大鼠出現(xiàn)了高頻刺激后期脊髓反射完全消失。50Hz頻率的ESCS所誘發(fā)脊髓反射的潛伏期和波寬分別為4.46±1.07ms和7.33±1.00ms，與另外三組相比有統(tǒng)計學(xué)差異。
　　 結(jié)論:四種高頻ESCS所誘發(fā)的不規(guī)律出現(xiàn)的脊髓反射，可能是一種單突觸反射。高頻刺激時脊髓反射的不規(guī)律出現(xiàn)可能與高頻刺激的抑制作用有關(guān)。
　　 實驗三、硬膜外脊髓電刺激應(yīng)用于正常大鼠不同脊髓節(jié)段所誘發(fā)脊髓反射的特點
　　

6、 目的:觀察ESCS分別刺激正常大鼠L2及S1脊髓節(jié)段時所誘發(fā)的脊髓反射，探討硬膜外脊髓電刺激應(yīng)用于正常大鼠不同脊髓節(jié)段所誘發(fā)脊髓反射的特點。
　　 方法:以同心圓針電極記錄大鼠下肢脛前肌的EMG信號。將不同電壓強度(400mV，600mV，1200mV)所誘發(fā)脊髓反射的潛伏期與經(jīng)顱磁刺激得到的運動誘發(fā)電位的潛伏期相比較。將高頻ESCS(50Hz、60Hz、80Hz、100Hz)分別應(yīng)用于大鼠L2及S1脊髓節(jié)段，觀察高頻ESC

7、S對脊髓反射的作用。
　　 結(jié)果:L2脊髓節(jié)段電刺激的電壓強度的改變并未對其誘發(fā)的脊髓反射有明顯作用，并且L2脊髓節(jié)段電刺激所誘發(fā)脊髓反射的潛伏期與運動誘發(fā)電位的潛伏期無統(tǒng)計學(xué)差異。但不同電壓強度的S1脊髓節(jié)段電刺激所誘發(fā)脊髓反射則顯示出了不同的潛伏期。
　　 結(jié)論:S1節(jié)段較低電壓的電刺激時能誘發(fā)出一個較長潛伏期的脊髓反射，這個脊髓反射可能是電刺激興奮了脊髓背根所致；較高電壓的電刺激時能誘發(fā)出一個較短潛伏期的脊髓反射，

8、這個脊髓反射可能是電刺激直接興奮了脊髓的運動神經(jīng)元或是運動神經(jīng)纖維所致。L2節(jié)段較高電壓刺激時，并未觀察到類似現(xiàn)象，提示這可能與兩個節(jié)段的結(jié)構(gòu)不同有關(guān)。研究中我們記錄到脊髓反射的波寬較小，這可能是與我們使用的同心圓記錄電極的記錄面積更局限有關(guān)；提示我們，研究中采用不同的記錄電極，脊髓反射的波形可能會有不同。我們應(yīng)用高頻硬膜外電刺激時并未誘發(fā)下肢節(jié)律性的運動，這可能是因為我們難以給予實驗中的麻醉大鼠一定的下肢感覺反饋所致；這提示我們記錄清

9、醒大鼠的EMG信號是十分必要的。
　　 第二部分：硬膜外脊髓電刺激結(jié)合跑臺訓(xùn)練對脊髓損傷大鼠大腦運動皮質(zhì)及脊髓灰質(zhì)前角超微結(jié)構(gòu)的影響
　　 目的：ESCS聯(lián)合跑臺訓(xùn)練已被證明可以促進脊髓損傷患者及脊髓損傷大鼠步行功能的恢復(fù)。我們擬研究硬膜外脊髓電刺激結(jié)合跑臺訓(xùn)練對脊髓損傷大鼠大腦運動皮質(zhì)，以及刺激部位脊髓灰質(zhì)前角超微結(jié)構(gòu)的影響。探討ESCS聯(lián)合跑臺訓(xùn)練促進脊髓損傷患者及脊髓損傷大鼠步行功能的機制。
　　 方法：1

10、2只成年雌性大鼠隨機分為4組：(1)脊髓損傷組 (spinal cord injury group，SI)，(2)脊髓損傷＋ESCS組 (spinal cord injury plus ESCS group，SE SE)，(3)脊髓損傷＋跑臺訓(xùn)練組 (treadmill training group，TT)，(4)脊髓損傷＋跑臺訓(xùn)練＋ESCS組 (treadmill training plus ESCS group，TE)。所有大鼠先接

11、受不完全脊髓損傷手術(shù)造模。造模手術(shù)后4周，SE組和TE組大鼠再接受電極植入手術(shù)。電極覆蓋范圍為L2～S1。電極植入術(shù)后4周，SE組大鼠要接受運動閾下的ESCS刺激，第天30分鐘。TT組大鼠接受5cm/s的跑臺訓(xùn)練，每天30分鐘。TE組大鼠則每天同時接受ESCS和跑臺訓(xùn)練，訓(xùn)練參數(shù)同SE組和TT組。SI組大鼠則不接受ESCS或是跑臺訓(xùn)練，作為對照組。以上4組的干預(yù)都進行4周。4周后按電鏡標本制作方法取大鼠大腦下肢運動皮質(zhì)及脊髓前角灰質(zhì)，以

12、觀察其超微結(jié)構(gòu)變化。
　　 結(jié)果：經(jīng)過4周的干預(yù)后，TT組和TE組大鼠的空地神經(jīng)行為學(xué)評分都增加到了18左右，但兩組間無統(tǒng)計學(xué)差異。而SI組和SE組則未見明顯的增加。TT、TE組的大腦運動皮質(zhì)血管直徑都顯著地較SI組和SE組增大。但TT、TE組間的血管直徑無統(tǒng)計學(xué)差異，SI、SE組間的血管直徑無統(tǒng)計學(xué)差異。無論是否接受ESCS或是跑臺干預(yù)、大腦運動皮質(zhì)突觸和神經(jīng)元的形態(tài)都無明顯改變；刺激部位脊髓灰質(zhì)前角的突觸和神經(jīng)元形態(tài)無明顯改