电刺激与电损毁腹外侧视前区对大鼠睡眠活动的影响

发布时间：2017-05-27 11:07

  本文关键词：电刺激与电损毁腹外侧视前区对大鼠睡眠活动的影响，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：睡眠对于人的生长发育、学习记忆、新陈代谢、生存适应、免疫功能的维持、体力与精力的恢复等有着不可或缺的生理作用。然而,关于睡眠活动发生或维持等基本环节的内在机制,目前仍然不够清楚。但总体而言,随着科学技术的进步,对于睡眠活动机制的研究已取得了不少成果,也形成了各种学说,如被动学说、睡眠中枢学说、睡眠因子学说等。在所有相关研究中,对神经机制的研究始终占据着主流,其内容主要涉及神经网络及生化小分子的活动,而神经中枢的活动是关键所在。所以,睡眠活动的中枢机制一直是研究的热点。近些年的研究发现,下丘脑腹外侧视前区(VLPO)在睡眠活动的启动和维持中至关重要。该区域位于与前脑基底部(BF)紧邻的下丘脑视前区(POA),其神经元主要为γ-氨基丁酸能和甘丙肽能,这些神经元中许多聚集成簇形成VLPO密集部(VLPO cluster),还有的散布于密集部背侧及内侧形成VLPO外延部(eVLPO);VLPO与上行唤醒系统(AAS)有着复杂的往返式神经联系,同时接受少量来自生物节律控制中心-视交叉上核(SCh)的投射;电刺激猫的前脑基底部(很可能涉及VLPO)可引发睡眠,大鼠睡眠时VLPO神经元活动加强、清醒时活动减弱,特异性化学损毁其神经元胞体则引起动物严重失眠,并发现老年人睡眠困难与该区大量神经元减少密切相关。在此基础上,Clifford B.Saper等提出“触发式开关假说(the flip-flop switch hypothesis)”,推测VLPO很可能以电气工程学中触发式开关的模式,参与了睡眠的启动和维持。然而,该假说中隐含的关于VLPO与睡眠活动之间的因果关系,其真实情况仍不清楚。自然状态下,究竟是VLPO活动的加强触发了睡眠活动,还是睡眠活动激活了VLPO神经元?或一切关于睡眠时VLPO的研究数据都只是睡眠活动下的表象?这些问题都有待进一步探讨。本实验拟采用慢性电极技术对大鼠VLPO分别进行电刺激、电损毁,根据脑电和行为的变化分析VLPO与睡眠活动的关系,为揭示睡眠活动的神经机制提供基础研究资料。本研究以260-360g的成年SD雄性大鼠为对象,随机分为对照组和实验组。动物饲养、实验操作、数据记录等均在安静、清洁、光线可控的地下室完成(明/暗周期为:08:00:00-20:00:00光照,20:00:00-08:00:00黑暗)。慢性植入电极是自制的不锈钢金属电极。用作刺激或电损毁电极的是直径为180μm的不锈钢针灸针,且针体已被清漆绝缘处理,仅暴露针尖;用作脑皮层电图(ECoG)记录电极的为平头的不锈钢眼镜螺丝。手术时,将深度麻醉(腹腔注射戊巴比妥钠,40mg/kg)的动物固定于脑立体定位仪,4个眼镜螺丝被旋入颅骨至接触硬脑膜(额叶×2,顶叶×2),同侧额、顶叶的螺丝用作ecog记录电极,鼻根处旋入1螺丝接地作参考电极。根据实验分组植入刺激电极(×2),具体定位座标参见正文“表1电刺激实验动物分组”和“表2电损毁实验动物分组”。牙科水泥固定所有电极,接通电极与自制排座接头,牙科水泥固定接头。恢复性饲养3天,浅度麻醉,连接脑部接头与生理信号采集系统,于屏蔽柜内适应1天后,记录ecog,同步行为录像,12h-24h。次日,在22:00:00-23:00:00大鼠行为最活跃状态下给予电刺激(模式1:单向正电流串单刺激,强度0.02ma,波宽0.5ms,波间隔200ms,脉冲数8,主周期2s,周期次数3-6),实时记录ecog变化,同步行为录像。电刺激实验之后,在老鼠安静状态下给予电损毁刺激(模式2:单向正电流串单刺激,强度0.2ma,波宽1000ms,波间隔0.1ms,脉冲数10,无重复),实时记录ecog,同步行为录像,12h-24h。数据采集完成之后,麻醉、4%多聚甲醛灌流固定、断头取脑、冰冻切片、尼氏染色、光镜下检查电极位置及电损毁区域。用生理信号采集系统内置程序对记录的ecog进行数据处理,结合统计分析软件statistica6.0对δ、θ、α、β脑电波相关数据分别进行统计分析。所得结果如下:1.电刺激实验结果:(1)当双侧刺激电极位于或紧挨vlpo,给予电刺激后,活动大鼠即刻停止活动(如饮水),并出现类似“伸懒腰”的肢体动作,随即静卧不动,持续至少3min;同时ecog在15-25s内由清醒态的低幅快波转变为睡眠态的高幅慢波。(2)当双侧刺激电极在vlpo之外,给予电刺激前后,动物始终处于活动状态,未见明显的行为变化;同时ecog也未见明显变化,始终呈清醒态的低幅快波。2.电损毁实验结果:(1)当左侧vlpo被电损毁之后,12h-24h内,代表深度睡眠的δ波极显著减少,代表皮质兴奋的β波极显著增多。(2)当脑内无电损毁区,48h内(后24h与前24h比较),δ、θ、α、β波均未出现显著性变化。(3)当远离vlpo的一些区域被电损毁之后,24h内,δ波极显著增多,θ波无显著性变化,α波、β波极显著减少。通过对上述结果的分析,得出如下结论:1.VLPO的活动加强很可能是触发睡眠活动的一个直接原因,也即VLPO的活动加强是因,睡眠是果。2.VLPO不但直接参与了大鼠睡眠活动的发生,而且对其深度睡眠的维持具有关键性作用。本研究结果为进一步理解睡眠活动的神经机制提供了部分基础资料。
【关键词】：睡眠 腹外侧视前区 电刺激 电损毁 大鼠
【学位授予单位】：河北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q42
【目录】：

• 摘要4-7
• Abstract7-13
• 引言13-17
• 1 综述 睡眠活动机制及VLPO的作用研究进展17-26
• 1.1 哺乳动物的睡眠及其活动机制17-20
• 1.1.1 睡眠的生理意义17-18
• 1.1.2 睡眠障碍及其影响18-19
• 1.1.3 睡眠活动的机制19-20
• 1.2 VLPO及其在睡眠活动中的作用20-25
• 1.2.1 VLPO的结构与纤维投射21-22
• 1.2.2 VLPO在睡眠活动中的作用及其研究进展22-25
• 1.3 展望25-26
• 2 实验一 电刺激大鼠双侧VLPO26-37
• 2.1 材料和方法26-29
• 2.1.1 实验动物及分组26
• 2.1.2 实验仪器及试剂26-27
• 2.1.3 实验方法与步骤27-29
• 2.2 实验结果29-37
• 2.2.1 动物行为结果30-32
• 2.2.2 脑皮层电图的记录结果32-37
• 3 实验二 电损毁VLPO对大鼠睡眠活动的影响37-49
• 3.1 材料和方法37-39
• 3.1.1 实验动物及分组37
• 3.1.2 实验仪器及试剂37
• 3.1.3 实验方法与步骤37-39
• 3.2 实验结果39-49
• 3.2.1 脑内电损毁结果39-41
• 3.2.2 脑皮层电图的统计分析结果41-49
• 4 讨论49-53
• 4.1 电刺激大鼠双侧VLPO49-50
• 4.2 电损毁VLPO对大鼠睡眠活动的影响50-53
• 结论53-54
• 参考文献54-58
• 附录58-60
• 致谢60

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8 梅慧娴;成良;陈其才;;下丘局部电刺激对听神经元最佳频率和幅度敏感性的实时调制[A];中国生理学会第23届全国会员代表大会暨生理学学术大会论文摘要文集[C];2010年

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1 苏州市农科所 高建峰;电刺激 促美蛙生长[N];江苏科技报;2001年

2 本报记者 何英;缺电刺激埃及向“风光”迈进[N];中国能源报;2014年

3 ;加一点电刺激能做“清醒梦”[N];新华每日电讯;2014年

4 风信;治疗中风偏瘫双管齐下更有利[N];医药经济报;2002年

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