海马区锥体神经元轴突高频电刺激对胞体的影响

作     者：徐义鹏 封洲燕 袁月 胡一凡 叶翔宇 王兆祥 XU Yi-Peng;FENG Zhou-Yan;YUAN Yue;HU Yi-Fan;YE Xiang-Yu;WANG Zhao-Xiang

作者机构：浙江大学生物医学工程与仪器科学学院生物医学工程教育部重点实验室杭州310027 之江实验室杭州311100 

出 版 物：《生物化学与生物物理进展》 (Progress In Biochemistry and Biophysics)

年 卷 期：2023年第50卷第3期

页      面：561-572页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 07[理学] 08[工学] 071006[理学-神经生物学] 

基　　金：国家自然科学基金(30970753)资助项目。 

主　　题：高频刺激 群峰电位 电流源密度 锥体神经元 传导速度 

摘      要：目的深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)利用持续的电脉冲高频刺激(high-frequency stimulation,HFS)调控神经元的活动,可望用于治疗更多脑疾病。为了深入了解HFS的作用机制,促进DBS的发展,本文研究轴突HFS在引起轴突阻滞期间神经元胞体的改变。方法在麻醉大鼠海马CA1区的锥体神经元轴突上施加脉冲频率为100 Hz的1 min逆向高频刺激(antidromic high-frequency stimulation,A-HFS)。为了研究胞体的响应,利用线性垂直排列的多通道微电极阵列,记录刺激位点上游CA1区锥体神经元胞体附近各结构分层上的诱发电位,包括A-HFS脉冲诱发的逆向群峰电位(antidromic population spike,APS)以及A-HFS期间施加的顺向测试脉冲诱发的顺向群峰电位(orthodromic population spike,OPS),并计算诱发电位的电流源密度(current-source density,CSD),用于分析A-HFS期间锥体神经元胞体附近动作电位的生成和传导。结果锥体神经元轴突上的A-HFS会减小胞体对于逆向和顺向兴奋的传导速度。并且,这种胞体变化的发生和恢复都比A-HFS诱导的轴突阻滞要缓慢。结论轴突上的持续高频刺激可以引起胞体产生变化,这种变化可能是胞体附近细胞膜电位改变所致。此发现有助于深入揭示脑神经系统电刺激的作用机制。