癲癇樣放電過程中大鼠海馬切片的神經網絡特性.pdf

1、癲癇是最常見的、嚴重的神經系統(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，嚴重影響患者的生活質量和生命安全。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。從神經元放電活動的角度來講，癲癇的產生是神經系統(tǒng)中異常過量的放電導致。這種異常放電在局部產生，并在較大范圍內的神經網絡中傳播。弄清癲癇樣放電在海馬內

2、的起始和傳播，以及海馬神經網絡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的大鼠海馬切片癲癇樣放電進行記錄和研究，探討海馬神經網絡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行互相關分析兩種方法，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絡內不同區(qū)域神經元群體間的有效連接，然后

3、通過圖論的方法研究了網絡的組織特點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變過程中網絡特性的變化。
　　主要結果包括：（1）在海馬切片的錐體細胞層內，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，其兩側的CA3a-CA1和CA3c區(qū)隨后出現癲癇樣放電，且不同區(qū)域電極記錄到的信號跟起始通道處信號出現時間之間的延

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

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

6、到癲癇樣放電結束數秒后，海馬網絡的連接強度才恢復至癲癇樣放電出現之前的水平。
　　從研究結果可以看出，在海馬切片的錐體細胞層內，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部的腔隙分子層、放射層區(qū)域，向鄰近始層的外側傳播。對于海馬網絡來說，在由正常ACSF灌流時的放電到無鎂ACSF灌流癲癇樣放電的轉變過程中，海馬網絡由隨機網絡逐漸變得規(guī)則，并在癲癇樣放電結束后