時(shí)間：2023-06-05 09:54:14
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇神經(jīng)元的功能，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
[關(guān)鍵詞] 基底前腦；巢蛋白；膽堿能神經(jīng)元
[中圖分類號(hào)] R329 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-0616（2015）01-48-03
[Abstract] To summarize the achievements of nestin immunoreactive neurons in basal forebrain and to explore the future research direction.To study the literature of nestin immunoreactive neurons in basal forebrain，especially to analyze and review the literature of recent five years.Nestin immunoreactive neurons in basal forebrain，which is a subset of cholinergic neurons and may be a kind of functional status of cholinergic neurons but not be neonatal neurons.Nestin of neurons doesn't originated from neural precursor cells，but has expressed after neuronal differentiation.Therefore，cholinergic neurons in basal forebrain could be classified into nestin immunoreactive neurons and negative neurons，the effect of nestin expression on the neuronal function of basal forebrain is worthy of in-depth study.
[Key words] Basal forebrain；Nnestin；Cholinergic neurons
基底前腦存在著一群巢蛋白免疫陽(yáng)性神經(jīng)元，這群神經(jīng)元受到越來(lái)越多人的關(guān)注，現(xiàn)將其研究進(jìn)展綜述如下。
1 基底前腦的組成及神經(jīng)元概況
基底前腦是指位于端腦內(nèi)側(cè)面靠近腦表面一些的灰質(zhì)結(jié)構(gòu)，主要包括隔核、斜角帶核、杏仁核、Meynert基底核和腹側(cè)基底核等[1]，與腦的其他區(qū)域沒(méi)有明確的界線。其中內(nèi)側(cè)隔核和斜角帶核共同組成隔-斜角帶復(fù)合體（medial septum and diagonal band complex，MSDB）。MSDB含有膽堿能神經(jīng)元、γ-氨基丁酸能神經(jīng)元、谷氨酸能神經(jīng)元在內(nèi)的多種神經(jīng)元。這些神經(jīng)元中膽堿能神經(jīng)元數(shù)目最多，對(duì)其功能的研究也較深入，認(rèn)為其與學(xué)習(xí)記憶功能有關(guān)，老年性癡呆患者M(jìn)SDB的膽堿能神經(jīng)元明顯減少[2-4]。
2 基底前腦有一群巢蛋白免疫陽(yáng)性神經(jīng)元
巢蛋白（nestin）是Ⅵ型中間絲蛋白，由胚胎期
神經(jīng)前體細(xì)胞一過(guò)性表達(dá)，神經(jīng)元的分化后停止表達(dá)，被其它中間絲蛋白代替。巢蛋白常作為神經(jīng)前體細(xì)胞的特異性標(biāo)記物，廣泛應(yīng)用于體內(nèi)外的神經(jīng)前體細(xì)胞鑒定[5]。在正常成年腦組織中，巢蛋白主要在具有神經(jīng)發(fā)生功能的部位、血管內(nèi)皮細(xì)胞以及激活的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)[6]。
最近發(fā)現(xiàn)成年大鼠MSDB和成人的基底前腦區(qū)域都有一個(gè)連續(xù)的巢蛋白免疫反應(yīng)陽(yáng)性（nestin-immunoreactive，nestin-ir）的細(xì)胞帶。Nestin-ir細(xì)胞特異性地分布于MSDB，能表達(dá)神經(jīng)元特異性稀醇化酶和神經(jīng)元特異性白[7-8]，但不表達(dá)膠質(zhì)纖維酸性蛋白，而且其大小及形態(tài)均與成熟的神經(jīng)元類似，因此認(rèn)為此類細(xì)胞是成熟神經(jīng)元[9]。
最初的實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示基底前腦的nestin-ir神經(jīng)元是一類獨(dú)立于膽堿能神經(jīng)元、GABA能神經(jīng)元及谷氨酸能神經(jīng)元之外的神經(jīng)元[8-9]。MSDB的nestin-ir神經(jīng)元能發(fā)出纖維到海馬、丘腦及前額葉皮質(zhì)[9-10]。大鼠MSDB的nestin-ir神經(jīng)元數(shù)量、胞體面積與大鼠的認(rèn)知功能密切相關(guān)[11]。
3 基底前腦nestin-ir陽(yáng)性神經(jīng)元研究的新進(jìn)展
近年，對(duì)基底前腦nestin免疫陽(yáng)性神經(jīng)元的研究又取得了一些新的進(jìn)展，如對(duì)nestin-ir陽(yáng)性神經(jīng)元的化學(xué)屬性進(jìn)行了進(jìn)一步研究；對(duì)nestin-ir陽(yáng)性神經(jīng)元電生理特征進(jìn)行了初步研究；對(duì)nestin-ir陽(yáng)性神經(jīng)元來(lái)源及可塑性進(jìn)行了探索。
3.1 Nestin-ir陽(yáng)性神經(jīng)元的化學(xué)屬性鑒定
最初的研究認(rèn)為nestin-ir陽(yáng)性神經(jīng)元是位于基底前腦的一類獨(dú)立于膽堿能神經(jīng)元、GABA能神經(jīng)元及谷氨酸能神經(jīng)元之外的獨(dú)立的神經(jīng)元。但Guo等[12]使用免疫熒光雙標(biāo)及激光共聚焦檢測(cè)技術(shù)發(fā)現(xiàn)，基底前腦的nestin-ir陽(yáng)性神經(jīng)元幾乎全部與膽堿能神經(jīng)元雙標(biāo)，約占膽堿能神經(jīng)元的50%。使用單細(xì)胞RT-PCR及電生理特征檢測(cè)，也證實(shí)基底前腦的nestin-ir陽(yáng)性神經(jīng)元屬于膽堿能神經(jīng)元[13]。Hendrickson等[14]的實(shí)驗(yàn)也證實(shí)基底前腦的nestin神經(jīng)元是膽堿能神經(jīng)元。
3.2 Nestin-ir陽(yáng)性神經(jīng)元的電生理特征
使用膜片鉗全細(xì)胞記錄技術(shù)與單細(xì)胞RT-PCR技術(shù)證實(shí)MSDB的巢蛋白陽(yáng)性細(xì)胞具有典型的成熟神經(jīng)元的動(dòng)作電位，從電生理的角度證實(shí)了此類細(xì)胞為成熟的神經(jīng)元。巢蛋白陽(yáng)性神經(jīng)元表現(xiàn)出慢放電神經(jīng)元特征，而不是快放電（faster-firing）和簇狀放電（cluster-firing），因而從電生理特征上也證實(shí)驗(yàn)巢蛋白陽(yáng)性神經(jīng)元是膽堿能神經(jīng)元而不是GABA能神經(jīng)元和谷氨酸能神經(jīng)元，巢蛋白陽(yáng)性神經(jīng)元是膽堿能神經(jīng)元的一個(gè)亞型[12]。與巢蛋白陰性的膽堿能神經(jīng)元相比，巢蛋白陽(yáng)性的膽堿能神經(jīng)元具有較大的超極化激活的內(nèi)向電流（Ih）及較大的興奮性突觸后電流。提示巢蛋白陽(yáng)性和陰性的膽堿能神經(jīng)元在學(xué)習(xí)記憶過(guò)程中可能具有不同的功能[13]。
3.3 Nestin-ir陽(yáng)性神經(jīng)元發(fā)育神經(jīng)生物學(xué)
Guo等[15]通過(guò)免疫熒光雙標(biāo)的方法研究了基底前腦巢蛋白、膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶（choline acetyl transferase，ChAT）和小清蛋白（parvalbumin，PV）陽(yáng)性神經(jīng)元在出生后的表達(dá)模式。發(fā)現(xiàn)ChAT在出生后1天即開(kāi)始表達(dá)，而PV在較晚出現(xiàn)，約在出生后16天開(kāi)始表達(dá)。巢蛋白在出生后9天開(kāi)始表達(dá)，并在出生后的整個(gè)發(fā)育過(guò)程中與同一區(qū)域的部分ChAT陽(yáng)性神經(jīng)元重疊。研究結(jié)果進(jìn)一步提示巢蛋白陽(yáng)性神經(jīng)元是膽堿能神經(jīng)元的一個(gè)亞群，但巢蛋白陽(yáng)性和陰性的膽堿能神經(jīng)元有不同的出生后表達(dá)模式。神經(jīng)元內(nèi)的巢蛋白不是直接來(lái)源于神經(jīng)元前體細(xì)胞，而是在神經(jīng)元分化后再表達(dá)的。
3.4 巢蛋白陽(yáng)性神經(jīng)元的來(lái)源探索
為探索基底前腦巢蛋白免疫陽(yáng)性神經(jīng)元的來(lái)源，朱丹青等[16]研究了巢蛋白免疫陽(yáng)性神經(jīng)元與5-乙炔基-2’脫氧尿嘧啶核苷（EdU）陽(yáng)性細(xì)胞、巢蛋白免疫陽(yáng)性神經(jīng)元與雙皮質(zhì)素（doublecortin，DCX）陽(yáng)性神經(jīng)元的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)EdU陽(yáng)性細(xì)胞主要分布于海馬齒狀回及側(cè)腦室的室管膜及室管膜下區(qū)的細(xì)胞，在內(nèi)側(cè)隔核、斜角帶核等區(qū)域無(wú)明顯的EdU陽(yáng)性細(xì)胞，巢蛋白免疫反應(yīng)陽(yáng)性神經(jīng)元與EdU陽(yáng)性細(xì)胞無(wú)共定位表現(xiàn)。巢蛋白免疫反應(yīng)陽(yáng)性神經(jīng)元與雙皮質(zhì)素陽(yáng)性神經(jīng)元之間無(wú)雙標(biāo)。由于EdU是胸腺嘧啶核苷的類似物，能在細(xì)胞增殖期替代胸腺嘧啶滲入正在復(fù)制的DNA分子中[17-18]，而DCX只在新生的神經(jīng)元中表達(dá)。因此，實(shí)驗(yàn)提示基底前腦巢蛋白免疫反應(yīng)陽(yáng)性神經(jīng)元不是新生的神經(jīng)元，可能是成熟膽堿能神經(jīng)元的一種功能狀態(tài)。可能是巢蛋白表達(dá)使膽堿能神經(jīng)元產(chǎn)生了特殊的功能。通過(guò)腹膜腔給大鼠連續(xù)注射BrdU（75mg/kg）28d，在基底前腦的NESs中未發(fā)現(xiàn)BrdU免疫陽(yáng)性，但在大鼠的SVZ、吻側(cè)遷移流及SGZ檢測(cè)到BrdU強(qiáng)陽(yáng)性，也說(shuō)明基底前腦的NENS不是新生神經(jīng)元[14]。
3.5 巢蛋白陽(yáng)性神經(jīng)元纖維投射及損傷研究
趙宇紅等用快藍(lán)注射法追蹤基底前腦巢蛋白陽(yáng)性神經(jīng)元向嗅球的纖維投射及嗅神經(jīng)損傷對(duì)基底前腦巢蛋白陽(yáng)性神經(jīng)元影響，發(fā)現(xiàn)約53.6%的基底前腦膽堿能神經(jīng)元投射到嗅球，MS及vDB的巢蛋白陽(yáng)性神經(jīng)元在嗅神經(jīng)損傷后具有代償功能[19]。嗅神經(jīng)元損傷后巢蛋白陽(yáng)性神經(jīng)元數(shù)目的下降要緩慢于巢蛋白陰性神經(jīng)元。提示與巢蛋白陰性神經(jīng)元相比，巢蛋白陽(yáng)性神經(jīng)元對(duì)于損傷有更強(qiáng)的耐受性。Yu等[20]的研究則提示，巢蛋白陽(yáng)性神經(jīng)元對(duì)于秋水仙堿的損傷有更強(qiáng)的耐受性。但Hendrickson等[13]的研究則發(fā)現(xiàn)巢蛋白表達(dá)對(duì)192-皂草素引起的神經(jīng)損傷無(wú)保護(hù)作用。因此，需要更多的研究來(lái)證實(shí)巢蛋白表達(dá)對(duì)神經(jīng)元功能的影響。
4 展望
最新的研究改變了當(dāng)初對(duì)于巢蛋白陽(yáng)性神經(jīng)元化學(xué)屬性的認(rèn)識(shí)，證實(shí)了基底前腦巢蛋白陽(yáng)性細(xì)胞是成熟的神經(jīng)元，屬于膽堿能神經(jīng)元。這種神經(jīng)元具有較大的超極化激活的內(nèi)向電流和興奮性突觸后電位，可能在學(xué)習(xí)記憶過(guò)程中具有不同的功能。神經(jīng)元內(nèi)的巢蛋白不是直接來(lái)源于神經(jīng)前體細(xì)胞，而是在神經(jīng)前體細(xì)胞分化后再表達(dá)的。巢蛋白陽(yáng)性神經(jīng)元也不是新生神經(jīng)元，而是膽堿能神經(jīng)元的一種功能狀態(tài)，可能是巢蛋白表達(dá)使膽堿能神經(jīng)元產(chǎn)生了特殊的功能，使其具有更強(qiáng)的神經(jīng)可塑性。雖然我們對(duì)巢蛋白陽(yáng)性神經(jīng)元有了一定的了解，但仍有很多迷團(tuán)需要打開(kāi)，特別是巢蛋白表達(dá)對(duì)神經(jīng)元功能的影響，以及我們能否通過(guò)調(diào)控基底前腦神經(jīng)元巢蛋白的表達(dá)來(lái)改變神經(jīng)元的功能，改善學(xué)習(xí)記憶等。
[參考文獻(xiàn)]
[1] 周麗華，姚志彬，陳以慈.基底前腦的解剖學(xué)及其臨床意義[J].神經(jīng)解剖學(xué)雜志，1998，14（4）：401-405.
[2] Schliebs R.Basal forebrain cholinergic dysfunction in Alzheimer's disease-interrelationship with beta-amyloid，inflammation and neurotrophin signaling [J].Neurochem Res，2005，30（6-7）：895-908.
[3] Schliebs R，Arendt T.The significance of the cholinergic system in the brain during aging and in Alzheimer's disease[J].J Neural Transm，2006，113（11）：1625-1644.
[4] Mukhin VN.The role of the basal forebrain cholinergic dysfunction in pathogenesis of declarative memory disorder in Alzheimer's disease[J].Ross Fiziol Zh Im I M Sechenova，2013，99（6）：674-681.
[5] Lendahl U，Zimmerman LB，McKay S stem cells express a new class of intermediate filament protein[J].Cell，1990，60（4）：585-595.
[6] Gilyarov AV.Nestin in central nervous system cells[J].Neurosci Behav Physiol， 2008，38（2）：165-169.
[7] Ruan YW，Wang JM，Gu HY.A cluster of nestin-immunoreactive neurons exist in basal forebrain ofrats[J].Anat Res，2001，23（1）：35-38.
[8] Gu H，Wang S，Messam CA，et al.Distribution of nestin-immunoreactivity in the normalhuman forebrain[J].Brain Res，2002，943（2）：174-180.
[9] Wang S，Yao Z，Wang J，et al.Evidence for a distinct group of nestin- immunoreactive neurons within the basal forebrain ofrats[J].Neuroscience，2006，142 （4）：1209-1219.
[10] 李東培，汪華僑，徐杰，等.大鼠基底前腦nestin-ir神經(jīng)元的纖維投射[J].解剖科學(xué)進(jìn)展，2006，12（4）：289-292.
[11] Li D，Wang J，Yew DT，et al.Age-related alterations of nestin-immunoreactive neurons in rat basal forebrain with aged memory deficit[J].Neurochem Int，2008， 53（6-8）：270-277.
[12] Guo KH，Zhu JH，Yao ZB，et al.Chemical identification of nestin- immunoreactive neurons in the rat basal forebrain：A re-examination[J].Neurochem Int，2010，56（5）：694-702.
[13] Zhu JH，Gu HY，Yao ZB，et al.The nestin-expressing and non-expressing neurons in rat basal forebrain display different electrophysiological properties and project to hippocampus[J].BMC Neuroscience，2011，12：129.
[14] Hendrickson ML，Rao AJ，Demerdash ONA，et al.Expression of Nestin by Neural Cells in the Adult Rat and Human Brain[J].PLoS ONE，2011，6（4）：e18535.
[15] Guo KH，Li DP，Gu HY，et al.Postnatal development of nestin positive neurons in rat basal forebrain：Different onset and topography with choline acetyltransferase and parvalbumin expression[J].Int J Devl Neuroscience，2014，35：72-79.
[16] 朱丹青，任新，王戚君，等.基底前腦巢蛋白免疫反應(yīng)陽(yáng)性神經(jīng)元的來(lái)源探索[J].解剖學(xué)研究，2014，36（1）：8-12.
[17] Lin GT，Wang GF，Banie L，et al.Treatment of Stress Urinary Incontinence with Adipose Tissue-Derived Stem Cells[J].Cytotherapy，2010，12（1）：88-95.
[18] Zeng C，Pan F，Jones LA，et al.Evaluation of 5-ethynyl-2’-deoxyuridine staining as a sensitive and reliable method for studying cell proliferation in thenervous system[J].Brain Res，2010，1319C：21C32.
[19] Zhao YH，Guo KH，Li DP，et al.Special function of nestin+ neurons in the medial septum-diagonal band of Broca inrats[J].Neural Regen Res，2014，9（3）： 308-317.
馬保華
神經(jīng)系統(tǒng)是由神經(jīng)細(xì)胞(神經(jīng)元)和神經(jīng)膠質(zhì)組成的。
神經(jīng)元 神經(jīng)元(neuron)是一種高度特化的細(xì)胞。是神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能單位，具有感受刺激和傳導(dǎo)興奮的功能。神經(jīng)元由胞體和突起兩部分構(gòu)成。胞體的中央有細(xì)胞核，核的周?chē)鸀榧?xì)胞質(zhì)，胞質(zhì)內(nèi)除有一般細(xì)胞所具有的細(xì)胞器(如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等)外，還含有特有的神經(jīng)原纖維及尼氏體。神經(jīng)元的突起根據(jù)形狀和機(jī)能又分為樹(shù)突(dendrite)和軸突(axon)。樹(shù)突較短，但分支較多。它接受沖動(dòng)，并將沖動(dòng)傳至細(xì)胞體。各類神經(jīng)元樹(shù)突的數(shù)目多少不等、形態(tài)各異。每個(gè)神經(jīng)元只發(fā)出一條軸突，長(zhǎng)短不一，胞體發(fā)生出的沖動(dòng)則沿軸突傳出。
根據(jù)突起的數(shù)目，可將神經(jīng)元從形態(tài)上分為假單極神經(jīng)元、雙極神經(jīng)元和多極神經(jīng)元三大類。根據(jù)神經(jīng)元的功能，其可分為感覺(jué)神經(jīng)元、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元和聯(lián)絡(luò)神經(jīng)元。感覺(jué)神經(jīng)元又稱傳入神經(jīng)元，一般位于外周的感覺(jué)神經(jīng)節(jié)內(nèi)，為假單極或雙極神經(jīng)元。感覺(jué)神經(jīng)元的周?chē)唤邮軆?nèi)外界環(huán)境的各種刺激，經(jīng)胞體和中樞突將沖動(dòng)傳至中樞。運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元又名傳出神經(jīng)元，一般位于腦、脊髓的運(yùn)動(dòng)核內(nèi)或周?chē)闹参锷窠?jīng)節(jié)內(nèi)，為多極神經(jīng)元，能將沖動(dòng)從中樞傳至肌肉或腺體等效應(yīng)器。聯(lián)絡(luò)神經(jīng)元又稱中間神經(jīng)元，是位于感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元之間的神經(jīng)元，起聯(lián)絡(luò)、整合等作用，為多極神經(jīng)元。
神經(jīng)膠質(zhì) 神經(jīng)膠質(zhì)(neuroglia)數(shù)目較神經(jīng)元多，突起無(wú)樹(shù)突、軸突之分。胞體較小，胞漿中無(wú)神經(jīng)原纖維和尼氏體，不具有傳導(dǎo)沖動(dòng)的功能。神經(jīng)膠質(zhì)對(duì)神經(jīng)元起著支持、絕緣、營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)等作用，并參與構(gòu)成血腦屏障。
突觸 神經(jīng)元間的聯(lián)系方式是互相接觸。而不是細(xì)胞質(zhì)的互相溝通。該接觸部位的結(jié)構(gòu)特化稱為突觸(synapse)。通常是一個(gè)神經(jīng)元的軸突與另一個(gè)神經(jīng)元的樹(shù)突或胞體錯(cuò)突觸發(fā)生機(jī)能上的聯(lián)系。神經(jīng)沖動(dòng)由一個(gè)神經(jīng)元通過(guò)突觸傳遞到另一個(gè)神經(jīng)元。
世界衛(wèi)生組織和衛(wèi)生部規(guī)定。60歲以上為老年人。但在現(xiàn)實(shí)生活中，不難發(fā)現(xiàn)，同是花甲之人，有的身體健康，有的疾病纏身；有的暮氣沉沉；有的老當(dāng)益壯，有的未老先衰；有的壯心不已，有的萬(wàn)念俱灰。顯然簡(jiǎn)單地以年齡或表面現(xiàn)象來(lái)劃分老年人是很不科學(xué)的，所以有關(guān)專家也有以下4種觀點(diǎn)：
1 根據(jù)年代年齡界定：所謂年代年齡，也就是出生年齡，是指?jìng)€(gè)體離開(kāi)母體后在地球上生存的時(shí)間。西方國(guó)家把45―64歲稱為初老期，65―89歲稱為老年期，90歲以上稱為老壽期。發(fā)展中國(guó)家規(guī)定男子55歲、女子50歲為老年期限。根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，規(guī)定45―59歲為初老期，60～79歲為老年期限，80歲以上為長(zhǎng)壽期。
2 根據(jù)生理年齡界定：所謂生理年齡就是指以個(gè)體細(xì)胞、組織、器官、系統(tǒng)的生理狀態(tài)、生理功能以及反應(yīng)這些狀態(tài)和功能的生理指標(biāo)確定的個(gè)體年齡。生理年齡可分為4個(gè)時(shí)期：出生至19歲為生長(zhǎng)發(fā)育期，20～39歲為成熟期，40～59為衰老前期。60歲以上為衰老期，因此，生理年齡60歲以上的人被認(rèn)為是老年人。但生理年齡和年代年齡的含義是不同的，往往也是不同步的。生理年齡的測(cè)定主要采用血壓、呼吸量、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、血液、握力、皮膚彈性等多項(xiàng)生理指標(biāo)來(lái)決定。
3 根據(jù)心理年齡界定：所謂心理年齡是根據(jù)個(gè)體心理學(xué)活動(dòng)的程度來(lái)確定的個(gè)體年齡。心理年齡以意識(shí)和個(gè)性為其主要測(cè)量?jī)?nèi)容。心理年齡分為3個(gè)時(shí)期：出生至19歲為未成熟期，20―59歲為成熟期，60歲以上為衰老期。心理年齡在60歲以上的人被認(rèn)為是老年人。心理年齡和年代年齡的含義是不一樣的。也是不同步的。如年代年齡60歲的人，他的心理年齡可能只有四五十歲。
4 根據(jù)社會(huì)年齡界定：所謂社會(huì)年齡是根據(jù)一個(gè)人在與其他人交往的角色作用來(lái)確定的個(gè)體年齡。也就是說(shuō)一個(gè)人的社會(huì)越位越高，起的作用越大，社會(huì)年齡就越成熟。 (季玉娜)
人體五大保健“特區(qū)”
范士忠
醫(yī)學(xué)研究表明。人體有五大保健“特區(qū)”：背部、腋窩、脊柱、肚臍和腳部。
背部中醫(yī)養(yǎng)生專家指出。后背正中的脊柱是人體動(dòng)脈的必經(jīng)之地，脊柱兩旁的太陽(yáng)膀胱經(jīng)絡(luò)與五臟六腑聯(lián)系甚密，經(jīng)常予以激發(fā)疏通，有益于氣息運(yùn)動(dòng)，使血脈流暢，滋養(yǎng)全身器官。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)，人體背部皮下還蘊(yùn)藏著大量免疫細(xì)胞，忠上感冒或中暑后，“摔背”和“刮痧”等就是激活背部免疫細(xì)胞的好辦法。
腋窩腋窩蘊(yùn)藏著豐富的血管、神經(jīng)和淋巴結(jié)。假如被人用手觸及。被接觸者就會(huì)控制不住大笑，這被專家稱為“腋窩運(yùn)動(dòng)”。其強(qiáng)身奧妙有兩，最：一是刺激此處的神經(jīng)、血管和淋巴結(jié)。可促進(jìn)體液循環(huán)，使全身器官能享受到更多的養(yǎng)分與氧氣；二是由骷及腋部而引發(fā)的大笑，可以使人體所有的器官甚至細(xì)胞都得到運(yùn)動(dòng)，對(duì)腦、心臟和肺最有益。
脊柱 最新醫(yī)學(xué)研究表明，人老首先是脊柱先老。日本一家雜志報(bào)道，鍛煉脊柱可防治100多種疾病。脊柱是人體的中心軸，做太極旋轉(zhuǎn)能產(chǎn)生很強(qiáng)的生物電能，給各臟腑和腦部以至全身輸送、補(bǔ)充能量，對(duì)病毒的侵襲也有極強(qiáng)的免疫力，對(duì)腦血栓、老年癡呆癥、中風(fēng)癱瘓、神經(jīng)官能癥、糖尿病等也有防治作用。
關(guān)鍵詞 分層次教學(xué) 合作學(xué)習(xí) 神經(jīng)系統(tǒng)
中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2016）22-0050-02
所謂分層次教學(xué)，就是教師在學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)、智力因素和非智力因素存在明顯差異的情況下，有區(qū)別地設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)和進(jìn)行教學(xué)，遵循因材施教原則，有針對(duì)性地實(shí)施對(duì)不同類別學(xué)生的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。作為老師，應(yīng)該相信每一位學(xué)生通過(guò)自己怕努力都能實(shí)現(xiàn)預(yù)訂的目標(biāo)。為了讓所有學(xué)生都能更好地發(fā)揮潛能，教師應(yīng)結(jié)合他們實(shí)際，設(shè)計(jì)合理的分層目標(biāo)，既讓優(yōu)等生吃得飽，又得讓學(xué)困生吃得了。
[教學(xué)案例]
課題：北師大版七年級(jí)下《神經(jīng)系統(tǒng)與神經(jīng)調(diào)節(jié)》第1課時(shí)
1.教學(xué)目標(biāo)
（1）知識(shí)性目標(biāo)。描述神經(jīng)系統(tǒng)的組成及各組成部分之間功能上的關(guān)系；說(shuō)出神經(jīng)元的功能，解釋神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一性。
（2）能力目標(biāo) 。初步嘗試?yán)蒙钪械男〔牧现谱魃镄∧Ｐ停粐L試通過(guò)材料分析、小組合作討論初步具備分析歸納問(wèn)題的能力。
（3）情感態(tài)度價(jià)值觀。初步養(yǎng)成主動(dòng)思考、勤于動(dòng)手的良好習(xí)慣和團(tuán)隊(duì)意識(shí)，認(rèn)同生物體結(jié)構(gòu)和功能相統(tǒng)一的觀點(diǎn)；體驗(yàn)團(tuán)隊(duì)活動(dòng)，分享個(gè)人及小組成果，關(guān)注生命安全。
2.教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程
（1）觀看視頻，小組合作討論中獲得：神經(jīng)系統(tǒng)的組成
在播放視頻前提出問(wèn)題及要求：①通過(guò)視頻你知道神經(jīng)系統(tǒng)由哪些結(jié)構(gòu)組成？②各個(gè)組成部分有什么特點(diǎn)？播放神經(jīng)系統(tǒng)組成視頻，引導(dǎo)學(xué)生小組合作討論從視頻中總結(jié)神經(jīng)系統(tǒng)組成，并畫(huà)出神經(jīng)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖。
設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)視頻的觀看，培養(yǎng)學(xué)生獲取和抽提信息的能力，進(jìn)一步利用結(jié)構(gòu)圖來(lái)幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)框架。問(wèn)題由淺入深保證三個(gè)層次的學(xué)生都有能力思考和參與到問(wèn)題的討論中，知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的構(gòu)建及不斷完善符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，同時(shí)有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和參與的積極性。
（2）在活動(dòng)體驗(yàn)中思考：神經(jīng)系統(tǒng)是協(xié)調(diào)人體各項(xiàng)活動(dòng)的基礎(chǔ)
組織學(xué)生參與“我說(shuō)你做”游戲，體驗(yàn)神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能。選派兩名司令員命令，其余學(xué)生充當(dāng)小兵執(zhí)行命令。命令由兩部分組成，司令員A命令的前半部分，司令員B命令的后半部分，小兵們將兩個(gè)命令組合起來(lái)并執(zhí)行。如：A命令為男生；B命令為不要起立。
設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)活動(dòng)體驗(yàn)的方式讓學(xué)生直接從活動(dòng)直觀感受神經(jīng)系統(tǒng)的功能，促使學(xué)生主動(dòng)思考神經(jīng)系統(tǒng)是如何調(diào)節(jié)生命活動(dòng)，以學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)加深對(duì)知識(shí)的印象。簡(jiǎn)單生動(dòng)的游戲形式簡(jiǎn)化抽象知識(shí)，更易于基礎(chǔ)較差學(xué)生的接受，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)興趣，增強(qiáng)克服學(xué)習(xí)困難的信心。
（3）創(chuàng)建新舊知識(shí)聯(lián)系：神經(jīng)元是神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的基本單位
回憶生物體結(jié)構(gòu)層次的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生思考：①神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的基本單位是什么？圖片展示動(dòng)物細(xì)胞的模式圖與神經(jīng)元，啟發(fā)學(xué)生比較神經(jīng)元與動(dòng)物細(xì)胞的異同。提出問(wèn)題：②神經(jīng)元與其他動(dòng)物細(xì)胞相比有哪些相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？播放生物電的產(chǎn)生視頻及神經(jīng)沖動(dòng)在神經(jīng)元上傳導(dǎo)的動(dòng)畫(huà)，引導(dǎo)學(xué)生回答：③神經(jīng)元的哪些結(jié)構(gòu)與它的功能相適應(yīng)？
設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)對(duì)神經(jīng)元和動(dòng)物細(xì)胞模式圖的對(duì)比，既有助于學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生構(gòu)建知識(shí)的連接，幫助基礎(chǔ)較差的學(xué)生鞏固已學(xué)過(guò)的知識(shí)，為新知識(shí)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，同時(shí)有利于對(duì)神經(jīng)元的形態(tài)形成直觀的認(rèn)識(shí)，對(duì)神經(jīng)元突起的特點(diǎn)留有深刻的印象。在獲得感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，提出問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生歸納：神經(jīng)元和其他動(dòng)物細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上主要區(qū)別是具有大量突起。通過(guò)對(duì)問(wèn)題的思考，激活學(xué)生原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)，從而使新知識(shí)同化到學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)中去。通過(guò)視頻的方式將微觀抽象的“生物電”“神經(jīng)沖動(dòng)”等名詞具體化，使學(xué)生獲得直觀的印象，同時(shí)結(jié)構(gòu)與功能的先后順序安排有利于培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)觀點(diǎn)。
（4）在動(dòng)手中建構(gòu)神經(jīng)元模型
課前準(zhǔn)備毛線球、有顏色的膠帶、波浪狀塑料棒等代表神經(jīng)元各部分結(jié)構(gòu)模型以及剪刀等。對(duì)照神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)模式圖，學(xué)生小組合作“組裝”神經(jīng)元模型。模型制作完畢后，小組代表將神經(jīng)元模型放在實(shí)物展臺(tái)上展示，并描述神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)以及沖動(dòng)在神經(jīng)元上是如何傳導(dǎo)的。
設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)構(gòu)建直觀、形象的神經(jīng)元模型進(jìn)一步使得神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)具體化，加深學(xué)生對(duì)樹(shù)突和軸突特點(diǎn)的記憶；在模型不斷改進(jìn)、完善中，也使神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)在不斷構(gòu)建。模型制作過(guò)程中眼、腦、手并用，更有利鞏固和記憶知識(shí)。
3.教學(xué)反思
（1）創(chuàng)新教學(xué)模式，創(chuàng)建高效課堂
本節(jié)課中設(shè)計(jì)了四個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都不同，設(shè)計(jì)意圖的側(cè)重點(diǎn)和目的也不同，從不同的角度和出發(fā)點(diǎn)促進(jìn)教學(xué)的知識(shí)性目標(biāo)、能力目標(biāo)和情感態(tài)度價(jià)值觀等目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，踐行了新課標(biāo)。教學(xué)過(guò)程中兼顧到各個(gè)層次的學(xué)生的發(fā)展水平，讓優(yōu)生吃得飽、學(xué)困生吃得飽、中間學(xué)生有挑戰(zhàn)，提高課堂的有效性。
（2）堅(jiān)持實(shí)踐，不斷反思，完善分層教學(xué)模式
隨著教學(xué)活動(dòng)層次化的由低到高的發(fā)展，學(xué)生學(xué)習(xí)和探究的能力相應(yīng)地得到了提高，使各層次的學(xué)生都能得到各自的發(fā)展。分層教學(xué)過(guò)程中也有一些看不見(jiàn)的因素影響這分層教學(xué)的效果：①過(guò)分關(guān)注學(xué)習(xí)成績(jī)而忽視了能力的培養(yǎng)；②分層過(guò)于明顯，影響了一部分學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；③分層評(píng)價(jià)系統(tǒng)不夠完善，不能較好的對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)。因而在以后的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中要注意跟蹤學(xué)生的思想和學(xué)習(xí)的動(dòng)態(tài)變化及時(shí)調(diào)整分層對(duì)象，與學(xué)生建立起相互信任的合作關(guān)系，同時(shí)要及時(shí)與家長(zhǎng)、班主任溝通了解學(xué)生的情況，才能更好的促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。此外，分層教學(xué)對(duì)于教師的要求更高，工作量也更大，需要教師有更強(qiáng)的責(zé)任心，因而需要更多的教學(xué)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)才能推動(dòng)其更好的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
1 引言
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是近年來(lái)得到廣泛關(guān)注的一種非線性建模預(yù)報(bào)技術(shù)。它具有自組織、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)和非線性處理、并行處理、信息分布存儲(chǔ)、容錯(cuò)能力強(qiáng)等特性，對(duì)傳統(tǒng)方法效果欠佳的預(yù)報(bào)領(lǐng)域有很強(qiáng)的吸引力。基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性信息處理方法已應(yīng)用于軍事信息處理及現(xiàn)代武器裝備系統(tǒng)的各個(gè)方面，并有可能成為未來(lái)集成智能化的軍事電子信息處理系統(tǒng)的支撐技術(shù)。該技術(shù)在一些先進(jìn)國(guó)家已部分形成了現(xiàn)實(shí)的戰(zhàn)斗力。
船舶在波浪中航行，會(huì)受到風(fēng)、浪和流的影響，因而將不可避免地發(fā)生搖蕩運(yùn)動(dòng)。嚴(yán)重的搖蕩會(huì)使船員工作效率下降、物品損壞、軍艦的戰(zhàn)斗力下降。如果能夠預(yù)知未來(lái)一段時(shí)間船舶的運(yùn)動(dòng)情況，不僅有利于盡早采用先進(jìn)控制算法控制艦載武器平臺(tái)隔離船舶運(yùn)動(dòng)的影響，使其始終穩(wěn)定瞄準(zhǔn)目標(biāo)，而且還可獲得未來(lái)一個(gè)海浪周期內(nèi)的船舶運(yùn)動(dòng)情況，以研究船載武器上層的控制策略，從而提高火力密度，因此，有必要研究在海浪中具有一定精度的海浪中船舶運(yùn)動(dòng)的短期預(yù)報(bào)。此外，如能有效準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)船舶的橫搖運(yùn)動(dòng)，對(duì)于提高船舶的耐波性和適航性也有重要意義。
國(guó)內(nèi)外學(xué)者也將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于船舶運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)研究，但往往沒(méi)有考慮實(shí)時(shí)性等實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，因而不能實(shí)用化。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)技術(shù)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的一個(gè)重要方面。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)可分為全硬件實(shí)現(xiàn)和軟件實(shí)現(xiàn)兩種。目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)還主要以軟件模擬為主，由于現(xiàn)行的馮諾曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算，因而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件的實(shí)時(shí)應(yīng)用還受到一定限制。
目前，一些著名集成電路制造公司如Intel、Mo-torola、松下、日立、富士通等均已推出自己的模擬或數(shù)字神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，這些芯片無(wú)論在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模還是運(yùn)行速度上都已接近實(shí)用化的程度，因而給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展以極大的推動(dòng)。由于艦載武器系統(tǒng)，需選用具有在片學(xué)習(xí)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，即將網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練所需的反饋電路及權(quán)值存儲(chǔ)、計(jì)算和修正電路都集成在了一個(gè)芯片，因而可實(shí)現(xiàn)全硬件的、具有自學(xué)習(xí)能力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也可以說(shuō)，這是一種具有自適應(yīng)能力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
2 ZISC78的功能及工作原理
ZISC78是由IBM公司和Sillicon聯(lián)合研制的一種低成本、在線學(xué)習(xí)、33MHz主頻、CMOS型100腳LQFP封裝的VLSI芯片，圖1所示是ZISC78的引腳排列圖。ZISC78的特點(diǎn)如下：
內(nèi)含78個(gè)神經(jīng)元；
采用并行結(jié)構(gòu)，運(yùn)行速度與神經(jīng)元數(shù)量無(wú)關(guān)；
支持RBF／KNN算法；
內(nèi)部可分為若干獨(dú)立子網(wǎng)絡(luò)；
采用鏈連接，擴(kuò)展不受限制；
具有64字節(jié)寬度向量；
L1或LSUP范數(shù)可用于距離計(jì)算；
具有同步／異步工作模式。
2．1 ZISC78神經(jīng)元結(jié)構(gòu)
ZISC78采用的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)如圖2所示，該神經(jīng)元有以下幾種狀態(tài)：
(1)休眠狀態(tài)：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí)，通常處于這種狀態(tài)。
(2)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)狀態(tài)：任何時(shí)侯，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的神經(jīng)元都處于這種狀態(tài)。
(3)委托狀態(tài)：一個(gè)包含有原型和類型的神經(jīng)元處于委托狀態(tài)。
(4)激活狀態(tài)：一個(gè)處于委托狀態(tài)的神經(jīng)元，通過(guò)評(píng)估，其輸入矢量處于其影響域時(shí)，神經(jīng)元就被激活而處于激活狀態(tài)。
(5)退化狀態(tài)：當(dāng)一個(gè)神經(jīng)元的原型處于其它神經(jīng)元類型空間內(nèi)，而大部分被其他神經(jīng)元類型空間重疊時(shí)，這個(gè)神經(jīng)元被宣布處于退化狀態(tài)。
2．2 ZISC78神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
從圖3所示的ZISC78神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以看出，所有神經(jīng)元均通過(guò)“片內(nèi)通信總線”進(jìn)行通信，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有神經(jīng)元的“真正” 并行操作。“片內(nèi)通信總線”允許若干個(gè)ZISC78芯片進(jìn)行連接以擴(kuò)大神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，而這種操作不影響網(wǎng)絡(luò)性能。
ZISC78片內(nèi)有6 bit地址總線和16 bit數(shù)據(jù)總線，其中數(shù)據(jù)總線用于傳輸矢量數(shù)據(jù)、矢量類型、距離值和其它數(shù)據(jù)。
2．3 ZISC78的寄存器組
ZISC78使用兩種寄存器：全局寄存器和神經(jīng)元寄存器。全局寄存器用于存儲(chǔ)與所有神經(jīng)元有關(guān)的信息，每片僅有一組全局寄存器。全局寄存器組中的信息可被傳送到所有處于準(zhǔn)備學(xué)習(xí)狀態(tài)和委托狀態(tài)的神經(jīng)元。神經(jīng)元寄存器用于存儲(chǔ)所屬神經(jīng)元的信息，該信息在訓(xùn)練學(xué)習(xí)操作中寫(xiě)入，在識(shí)別操作中讀出。
2．4 ZISC78的操作
ZISC78的操作包括初始化、矢量數(shù)據(jù)傳播、識(shí)別和分類等三部分。
初始化包括復(fù)位過(guò)程和清除過(guò)程。
矢量數(shù)據(jù)傳播包括矢量數(shù)據(jù)輸入過(guò)程和神經(jīng)元距離計(jì)算過(guò)程。神經(jīng)元距離就是輸入矢量和神經(jīng)元中存儲(chǔ)的原型之間的范數(shù)。通常可選L1范數(shù)或Lsup范數(shù)：
其中，Xi為輸入矢量數(shù)據(jù)，Xs為存貯的原型數(shù)據(jù)。
對(duì)于識(shí)別和分類，ZISC78提供有兩種可選擇的學(xué)習(xí)算法RBF和KNN。其中RBF是典型的徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在該RBF模式下，可輸出識(shí)別、不確定或不認(rèn)識(shí)的狀態(tài)；KNN模式是RBF模式的限制形式，即在KNN模式下，新原型的影響域總被設(shè)為1，輸出的是輸入向量和存儲(chǔ)原型之間的距離。需要指出的是，ZISC78具有自動(dòng)增加或減小神經(jīng)元個(gè)數(shù)以適應(yīng)輸入信號(hào)的分類和識(shí)別功能，神經(jīng)元個(gè)數(shù)的最大值和最小值在全局寄存器組中設(shè)定。
2．5 ZISC78的組網(wǎng)
一個(gè)ZISC78芯片內(nèi)可以通過(guò)寄存器操作定義若干個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。若干個(gè)ZISC78芯片通過(guò)層疊可以組成一個(gè)更大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)芯片數(shù)量沒(méi)有限制，小于10個(gè)ZISC78組網(wǎng)時(shí)，甚至連電源中繼器件也不需要。所以，ZISC78具有最大的靈活性，能夠滿足不同的需要。
3 仿真實(shí)例
為了驗(yàn)證ZISC78用于船舶運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)的精度，本文對(duì)徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報(bào)進(jìn)行了仿真，圖4給出了基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和船舶運(yùn)動(dòng)慣導(dǎo)實(shí)測(cè)信號(hào)預(yù)報(bào)的0．3秒（15步）誤差曲線圖。
通過(guò)以慣導(dǎo)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)ZHX＿lg．dat為例預(yù)報(bào)0．3秒（15步）以后的船舶運(yùn)動(dòng)，作者運(yùn)用相空間重構(gòu)理論已經(jīng)判斷出本數(shù)據(jù)為非線性信號(hào)。
該仿真的最大預(yù)報(bào)誤差方差為6．4666e－004，該數(shù)據(jù)可以滿足戰(zhàn)技指標(biāo)。
4 結(jié)束語(yǔ)
【關(guān)鍵詞】帕金森病，干細(xì)胞治療，文獻(xiàn)綜述
帕金森病又名震顫麻痹，是一種由于黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元等進(jìn)行性變性缺失所致的神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，隨著人口的老年化，其發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)。2006年中華醫(yī)學(xué)會(huì)神經(jīng)病學(xué)分會(huì)運(yùn)動(dòng)障礙及帕金森組制定的診斷標(biāo)準(zhǔn)［1-2］：①運(yùn)動(dòng)減少。②至少符合以下1項(xiàng)：a：肌肉僵直；b：靜止性震顫；c：姿勢(shì)不穩(wěn)。③至少符合以下4項(xiàng)中的3項(xiàng)：a：?jiǎn)蝹?cè)起病；b：靜止性震顫；c：逐漸進(jìn)展；d：發(fā)病后多為持續(xù)性不對(duì)稱性受累。盡管近10多年對(duì)帕金森病的發(fā)病機(jī)制認(rèn)識(shí)及治療手段探索均有長(zhǎng)足的進(jìn)步，但尚無(wú)法對(duì)其徹底根治。近年來(lái)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)可塑性的研究及對(duì)神經(jīng)再生和干細(xì)胞的認(rèn)識(shí)逐漸加深，干細(xì)胞工程迅速發(fā)展。干細(xì)胞由于具有自我更新能力和多向分化潛能的特性，運(yùn)用干細(xì)胞移植治療帕金森病成為可能，極具發(fā)展前景和應(yīng)用價(jià)值。
1 神經(jīng)干細(xì)胞的特點(diǎn)
1.1 神經(jīng)干細(xì)胞（NSCs）是一群能自我更新并具有多種分化潛能的細(xì)胞，它來(lái)源于神經(jīng)組織并可生成神經(jīng)組織，在適當(dāng)條件下可分化成神經(jīng)元、少突膠質(zhì)細(xì)胞和星形細(xì)胞。Ourednik等認(rèn)為神經(jīng)干細(xì)胞是最適合于中樞神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞的替代治療和基因治療的細(xì)胞。
1.2 神經(jīng)干細(xì)胞可直接來(lái)源于胚胎成年哺乳動(dòng)物的腦組織。在補(bǔ)充適量的促有絲分裂試劑如堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、表皮生長(zhǎng)因子或白血病抑制因子后，神經(jīng)干細(xì)胞可在無(wú)血清的或含血清的培養(yǎng)液中生長(zhǎng)。另一個(gè)提高增殖和延長(zhǎng)培養(yǎng)時(shí)間的方法是，在神經(jīng)元祖細(xì)胞中轉(zhuǎn)染增殖調(diào)節(jié)基因。V-myc基因可轉(zhuǎn)染神經(jīng)干細(xì)胞，建立長(zhǎng)久分化的神經(jīng)干細(xì)胞系。最近研究表明，源于胚胎中樞神經(jīng)系統(tǒng)各區(qū)域的NSCs具有不同的分化潛能，中腦來(lái)源的NSCs（mesencephalic neural stem cells，mNSCs）更易于分化為DA神經(jīng)元，是細(xì)胞移植治療PD的理想細(xì)胞源。然而由于機(jī)體局部微環(huán)境的影響，僅少量mNSCs可在體內(nèi)分化為DA神經(jīng)元。
2 影響神經(jīng)干細(xì)胞分化的因素
首先，移植的神經(jīng)干細(xì)胞的分化受其本身內(nèi)在性質(zhì)的影響。其次，神經(jīng)干細(xì)胞所處的局部微環(huán)境因素和營(yíng)養(yǎng)因素對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的分裂和分化也具有一定的誘導(dǎo)作用。移植干細(xì)胞的分化與所處環(huán)境的神經(jīng)類型和神經(jīng)發(fā)育階段有關(guān)。向體外培養(yǎng)的干細(xì)胞中加入不同組合的誘導(dǎo)因子如血清、組織提取液、各種細(xì)胞因子等，可使神經(jīng)干細(xì)胞繼續(xù)增值或向不同方向誘導(dǎo)分化。神經(jīng)干細(xì)胞自然分化為多巴胺能神經(jīng)元的比例只占細(xì)胞總數(shù)的0.5％～5％，而在一定條件下，神經(jīng)干細(xì)胞向多巴胺能神經(jīng)元分化的比例甚至可達(dá)到80％。一些因子在多巴胺能神經(jīng)元的分化中起作用。Nurrl和Ptx3等轉(zhuǎn)錄因子能夠調(diào)節(jié)神經(jīng)細(xì)胞向多巴胺能神經(jīng)元分化。膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（glial cell line derived neurotrophic factor，GDNF）是目前發(fā)現(xiàn)最強(qiáng)的DA神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，然而由于血腦屏障和腦組織結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使其應(yīng)用受到了限制［3］。
3 神經(jīng)干細(xì)胞移植后的生物學(xué)特性
Alcksandrova 等［4］將源于胚胎大鼠和人胚的神經(jīng)干細(xì)胞分別移植于新生及成年大鼠腦內(nèi)，于移植后1個(gè)月應(yīng)用放射自顯影技術(shù)觀察，發(fā)現(xiàn)源于胚胎大鼠的神經(jīng)干細(xì)胞在移植到成年大鼠腦后并未停止發(fā)育，它能夠繼續(xù)分裂、遷移，形成神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞，免疫組化顯示它能夠表達(dá)特異性的神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)肽。將來(lái)源于8～12周胚胎的人神經(jīng)干細(xì)胞，移植前培養(yǎng)兩周，然后將其移植入大鼠腦內(nèi)，于移植后10～20d，光鏡下，所有的受體腦內(nèi)均可見(jiàn)培養(yǎng)的人神經(jīng)干細(xì)胞。成簇的移植細(xì)胞位于尾狀核、側(cè)腦室、白質(zhì)、腦皮質(zhì)，移植的細(xì)胞周?chē)梢?jiàn)巨噬細(xì)胞，但未見(jiàn)明顯的免疫反應(yīng)。移植細(xì)胞的濃度從注射區(qū)向周?chē)饾u減少干細(xì)胞中可見(jiàn)有絲分裂細(xì)胞，表明在新的微環(huán)境下干細(xì)胞仍有增殖潛能。大鼠和人神經(jīng)干細(xì)胞移植于成年大鼠腦后，表現(xiàn)相似的生物學(xué)行為并分化為神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞。移植后，兩者都可以連續(xù)地進(jìn)行有絲分裂，從移植區(qū)遷移至受體腦的周?chē)M織。大鼠腦內(nèi)移植可作為人神經(jīng)干細(xì)胞發(fā)育的生物模型。Brustle等將源于8周人胚的神經(jīng)干細(xì)胞移植入大鼠胚胎腦室，也可見(jiàn)有神經(jīng)元的分化，移植細(xì)胞可以在軸突、神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞等各個(gè)水平廣泛整合。
成體中區(qū)神經(jīng)系統(tǒng)中存在神經(jīng)干細(xì)胞，也可以在體外培養(yǎng)擴(kuò)增后移植到腦內(nèi)。從成鼠前腦室下帶中分離出神經(jīng)干細(xì)胞，然后進(jìn)行單細(xì)胞克隆、擴(kuò)增、收集，分別移植至大鼠切割海馬傘側(cè)和正常側(cè)的海馬齒狀回中，發(fā)現(xiàn)移植至海馬齒狀回中的神經(jīng)干細(xì)胞能夠存活，并可沿正常海馬齒狀回中固有的神經(jīng)干細(xì)胞遷移路徑即顆粒下層遷移。切割海馬傘側(cè)海馬內(nèi)存活和遷移的神經(jīng)干細(xì)胞明顯多于正常海馬內(nèi)的神經(jīng)干細(xì)胞。提示切割海馬傘側(cè)海馬齒狀回內(nèi)促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的存活并誘導(dǎo)其遷移、分化的物質(zhì)增強(qiáng)。移植到小鼠嗅球的室管膜下區(qū)的神經(jīng)干細(xì)胞可與該處的神經(jīng)元發(fā)生廣泛的整合。將神經(jīng)干細(xì)胞移植入大鼠海馬，觀察到由神經(jīng)干細(xì)胞分化來(lái)的神經(jīng)元與宿主的神經(jīng)元形成功能性的突觸聯(lián)系，體外實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了這一點(diǎn)。所以，神經(jīng)干細(xì)胞有望從解剖和功能上對(duì)受到損傷或變性的腦組織進(jìn)行修復(fù)。移植的神經(jīng)干細(xì)胞在大鼠腦內(nèi)表現(xiàn)多巴胺的特性。Villa等［5］報(bào)道，應(yīng)用V-myc轉(zhuǎn)染的人胚神經(jīng)干細(xì)胞，可以建立人神經(jīng)干細(xì)胞系，使體外大量擴(kuò)增神經(jīng)干細(xì)胞成為可能。
對(duì)于帕金森病，產(chǎn)生人多巴胺能神經(jīng)元是我們治療的主要目的。胚胎和成年腦組織干細(xì)胞均可產(chǎn)生多巴胺能神經(jīng)元，從而為帕金森病的移植治療提供細(xì)胞來(lái)源。在增殖時(shí)，這些細(xì)胞形成表達(dá)中樞神經(jīng)系統(tǒng)祖細(xì)胞標(biāo)記（nestin）免疫活性的細(xì)胞球。在包含有IL-1b，IL-11，LIF和GDNF等分化介質(zhì)中可形成TH免疫活性的細(xì)胞，這些細(xì)胞表現(xiàn)為多巴胺能神經(jīng)元的形態(tài)學(xué)和功能的特性，包括多巴胺的產(chǎn)生和釋放。目前已經(jīng)培育出分化為酪氨酸羥化酶（TH）陽(yáng)性細(xì)胞比例達(dá)98%的單克隆神經(jīng)干細(xì)胞系。這些細(xì)胞可進(jìn)一步擴(kuò)增，可在液氮中儲(chǔ)存，復(fù)蘇后可以重新擴(kuò)增。這些單克隆細(xì)胞系移植后可產(chǎn)生更高的多巴胺水平。源于人胚胎中腦的神經(jīng)干細(xì)胞也可移植于被毀損的大鼠腦內(nèi)，成功地恢復(fù)多巴胺水平。
利用神經(jīng)干細(xì)胞作為基因治療的載體是一種新興的方法。在體外將外源基因?qū)肷窠?jīng)干細(xì)胞，再經(jīng)過(guò)培養(yǎng)、擴(kuò)增，導(dǎo)入腦內(nèi)，可以廣泛用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病及腫瘤的治療。應(yīng)用單個(gè)或多個(gè)外源基因?qū)ι窠?jīng)干細(xì)胞進(jìn)行修飾，使其攜帶補(bǔ)充外源性多巴胺基因及營(yíng)養(yǎng)因子基因，然后導(dǎo)入腦內(nèi)，可用于帕金森病和阿爾茨海默病的治療。植入的神經(jīng)干細(xì)胞受局部微環(huán)境的影響，在植入部位分裂增殖為相應(yīng)的神經(jīng)細(xì)胞，補(bǔ)充和替代受損的細(xì)胞并與宿主的局部細(xì)胞整合，建立功能性突觸聯(lián)系；另一方面，外源基因在移植部位表達(dá)，發(fā)揮治療作用。Park等將NT-3（神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素-3）轉(zhuǎn)染神經(jīng)干細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)體外培養(yǎng)時(shí)分化為神經(jīng)元的比例可達(dá)90%，移植到梗死灶后，有20%的細(xì)胞可向神經(jīng)元方向分化，移植到缺血半暗帶后，向神經(jīng)元方向分化的比率可達(dá)80%。Ryu等［6］將TH聯(lián)合GTPCH-1基因修飾的C17.2系NSC移植到PD鼠模型紋狀體中，發(fā)現(xiàn)NSC能夠很好的存活、遷移和分化，并能明顯地改變動(dòng)物行為。Kim等采用TH聯(lián)合GTPCH-1基因修飾的永生化系mNSC（HB1.F3）移植治療PD，能改善動(dòng)物行為，并在移植區(qū)有大量的TH陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)，表明NSC是基因治療PD的有效理想載體。研究發(fā)現(xiàn)孤兒核受體（Nurr1）基因可促進(jìn)NSC系如C17.2分化為DA神經(jīng)元，減少其分化為膠質(zhì)細(xì)胞的比例。Nurr1基因修飾后的胚胎干細(xì)胞分化為DA神經(jīng)元的比例可從15%增至50%。這些神經(jīng)元能表達(dá)中腦特異性的標(biāo)志物，包括TH，Ret，Pitx3，Enl；而且將這些神經(jīng)元移植到6-羥基多巴胺大鼠模型腦內(nèi)可產(chǎn)生功能性整合，并出現(xiàn)行為學(xué)改善。因而Nurr1基因的移植可通過(guò)增加外源性DA神經(jīng)元的數(shù)量對(duì)PD起治療作用。O’KeeffeFE等［7］過(guò)度表達(dá)Pirx3于NSCs中，然后暴露于E11，這導(dǎo)致多巴胺能神經(jīng)元細(xì)胞分化的明顯增強(qiáng)，再植入6-羥基多巴胺毀損帕金森病大鼠腦內(nèi)，導(dǎo)致明顯運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)。另外，有大量Girkz陽(yáng)性NSC起源的A9神經(jīng)元在移植周?chē)＿@證明給予正確的信號(hào)，NSC能誘導(dǎo)成多巴胺能神經(jīng)元。Li等通過(guò)腺病毒載體將Nurr1轉(zhuǎn)染于NSC后，移植到6-羥基多巴胺大鼠模型腦內(nèi)，發(fā)現(xiàn)其比單純NSC移植治療PD的病理學(xué)行為學(xué)改善更明顯。膠質(zhì)源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（GDNF）是目前發(fā)現(xiàn)針對(duì)DA神經(jīng)元的一種最有效和特異性的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子。Liu等發(fā)現(xiàn)將表達(dá)NTN的C17.2-NSC植入PD模型鼠紋狀體，移植細(xì)胞能夠存活、分化，保護(hù)DA神經(jīng)元，抵制6-羥基多巴胺對(duì)DA神經(jīng)元的毒性并能改善動(dòng)物旋轉(zhuǎn)行為，其保護(hù)效果可持續(xù)4個(gè)月以上。褪黑素（MT）具有重要的免疫調(diào)節(jié)作用。Sharma等［8］應(yīng)用MT聯(lián)合C17.2-NSC移植治療PD模型，發(fā)現(xiàn)對(duì)PD模型損害側(cè)黑質(zhì)紋狀體的TH免疫反應(yīng)有明顯保護(hù)作用。目前，免疫調(diào)節(jié)蛋白或神經(jīng)保護(hù)因子聯(lián)合NSC用于細(xì)胞移植后免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)也是PD細(xì)胞移植治療的研究熱點(diǎn)。
4 前景與展望
神經(jīng)干細(xì)胞移植治療帕金森病目前已成為一種研究和治療的方向，但對(duì)其分子機(jī)制、免疫排斥、移植誘導(dǎo)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)等問(wèn)題還需進(jìn)一步研究。目前大部分結(jié)論都是基于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，能否在人類身上得到類似或更好的結(jié)果還尚未可知，在實(shí)用性、技術(shù)、神經(jīng)生物學(xué)等方面存在一些問(wèn)題。但隨著分子生物學(xué)、基因工程技術(shù)的發(fā)展和對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞及帕金森病治療研究的深入，特別是近來(lái)對(duì)移植誘導(dǎo)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)的鑒定以及分化至多巴胺能神經(jīng)元的新方法的出現(xiàn)［9］，有望對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞移植治療帕金森病的研究產(chǎn)生更好的推動(dòng)作用。
參考文獻(xiàn)
［1］ 中華醫(yī)學(xué)會(huì)神經(jīng)病學(xué)分會(huì)運(yùn)動(dòng)障礙及帕金森病學(xué)組，帕金森病的診斷［J］.中華神經(jīng)科雜志，2006，39（6）；408-409
［2］ 王新德，帕金森病和帕金森綜合癥的診斷標(biāo)準(zhǔn)和鑒別診斷［J］中華神經(jīng)精神科雜志，1985，18（4）;255
［3］ 鄧興力等，神經(jīng)干細(xì)胞聯(lián)合多巴胺神經(jīng)元移植治療帕金森病的實(shí)驗(yàn)研究［J］. 昆明醫(yī)學(xué)院，2008，28（5）
［4］ ALCKSANDROVA MA,SABURINA IN,KOROCHKIN LI,etal.Behavior and differentiation of the neural stem cells in vivo［J］.Biology Bulletin,2001,28(6） :553- 560.
［5］ VILLA A,SNYDER EY,VESCOVI A,et al.Establishment and properties of a growth factor- dependent,perpetual neural stem cell line from human CNS［J］.Exp Neurol,2000,161:67- 84.
［6］ RYU MY，LEE MA,AHN YH,et al.Brain transplantation ofneural stem cells cotransduced with tyrosine hydroxylase and GTP cyclohydrolase in Parkinsonian rats［J］.Cell Transplant, 2005,14(4)：193- 202。
［7］ O'KEEFFE FE，SCOTT SA，TVERS P.Induction of A9 dopaminergic neurons fromneural stemcells improves motorfunction in an animal model of Parkinson's disease［J］.Brain,2008，131 （3） :630- 641.
［8］ SHARMA R,MCMILLAN CR,NILES LP.Neural stem cell transplantation and melatonin treatment in a 6 hydroxydopamine model of Parkinson disease［J］.J Pineal Res,2007,43(3):245- 254.
［9］ Allan LE, Petit GH, Brundin P. Cell transplantation in Parkinson's disease: problems and perspectives. ［J］.Curr Opin Neurol. 2010 May 19. ［Epub ahead of print］
【關(guān)鍵詞】 依托咪酯;認(rèn)知功能;水迷宮;caspase-3;海馬
作者單位:528000徐州醫(yī)學(xué)院江蘇省麻醉學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(馮舒韻);
佛山市第一人民醫(yī)院麻醉科(楊承祥 李恒)
術(shù)后認(rèn)知功能障礙(postoperative cognitive dysfunction, POCD)是指手術(shù)麻醉后數(shù)天內(nèi)發(fā)生的一種可逆的、具有波動(dòng)性的急性精神紊亂綜合征,表現(xiàn)為精神錯(cuò)亂、焦慮、人格的改變以及記憶受損。年齡因素是發(fā)生術(shù)后認(rèn)知功能障礙的主要原因[1,2]。近來(lái)研究發(fā)現(xiàn),圍術(shù)期物對(duì)老年患者術(shù)后認(rèn)知功能障礙的發(fā)生也有著密切的聯(lián)系。不同的靜脈對(duì)POCD的影響尚無(wú)定論。而依托咪酯作為一種快速靜脈全麻藥,有著對(duì)心血管系統(tǒng)影響小的突出優(yōu)點(diǎn),尤其適用于老年患者。本研究擬探討依托咪酯對(duì)老年大鼠認(rèn)知功能的影響及可能機(jī)制,為臨床提供依據(jù)。
1 資料與方法
1.1 材料 藥品:依托咪酯(批號(hào)20031105,貝朗藥業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)),50%脂肪乳(批號(hào)031001,貝朗藥業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn))。動(dòng)物選擇及分組:12個(gè)月齡的老年SD大鼠54只(徐州醫(yī)學(xué)院動(dòng)物中心提供),體重(400±50)g,雌雄各半。大鼠行1次水迷宮測(cè)試,剔除有明顯運(yùn)動(dòng)障礙的大鼠。隨機(jī)分為照組(N組,n =18),依托咪酯組(E組,n=18),脂肪乳組(L組,n=18)。
1.2 給藥方法 給藥:給藥前三組均行水迷宮測(cè)試,4次/d,連續(xù)4 d,記錄潛伏期(入水時(shí)至找到平臺(tái)的時(shí)間)及穿越中點(diǎn)次數(shù)。第5d 起E、L組分別以20 mg/kg的劑量腹腔注射依托咪酯,連續(xù)3 d,N組不予任何處理。于停藥1 d后(即第9 d)行水迷宮測(cè)試。
1.3 水迷宮測(cè)試[3] 通過(guò)Morris水迷宮(徐州醫(yī)學(xué)院麻醉學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供)測(cè)試,圓池高約80 cm,直徑150 cm,分成4個(gè)象限,將平臺(tái)置于第4象限沒(méi)人水中約1 cm,水及平臺(tái)表面預(yù)先被染黑,水深14 cm;依次選擇4個(gè)不同象限將大鼠人水,通過(guò)自動(dòng)圖象拍攝系統(tǒng)記錄游泳軌跡,以人水時(shí)至找到平臺(tái)的時(shí)間為潛伏期,取其平均值。停藥1 d,于第9天行水迷宮測(cè)試。平臺(tái)置于第4象限,大鼠依次于各象限入水,記錄大鼠找到平臺(tái)位置的時(shí)間及穿越中點(diǎn)的次數(shù),取平均值;測(cè)試結(jié)束1 h后處死大鼠。
1.4 海馬神經(jīng)元凋亡分析 腹腔注射10%水合氯醛350 mg/kg,待3~5 min大鼠完全麻醉后,斷頭處死,取出完整大腦組織,予4%甲醛浸沒(méi)固定。3 h后取出腦組織置于濾紙上,冠狀切取海馬組織(2~5 mm),繼續(xù)固定24~48 h;系列乙醇脫水、二甲苯透明、石蠟包埋連續(xù)冠狀切片(片厚5 μm,隔10張取2張),常規(guī)脫蠟。用免疫組化法進(jìn)行測(cè)定。其主要試劑均由上海晶天生物有限公司提供,R&D公司生產(chǎn)的caspase-3免疫組化試劑盒。抗原修復(fù)為高壓熱修復(fù),SP法免疫組化染色,抗體比例為1:150。
1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析,計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示,組間及組內(nèi)比較采用單因素方差分析,P
2 結(jié)果
水迷宮測(cè)試結(jié)果的比較注射依托咪酯前,與水迷宮測(cè)試第1天比較,E、L、N組水迷宮測(cè)試第4d潛伏期縮短及穿越中點(diǎn)次數(shù)增加(P0.05);注射依托咪酯后,與N組比較,E組水迷宮測(cè)試潛伏期及穿越中點(diǎn)次數(shù)無(wú)明顯變化(P>0.05),見(jiàn)表1。
海馬CA1區(qū)神經(jīng)元caspase-3表達(dá)情況(顯微鏡倍數(shù)×400,高倍鏡視野下每個(gè)標(biāo)本觀察10個(gè)視野,取總和)。與N組比較,E、L組海馬神經(jīng)元caspase-3表達(dá)無(wú)明顯增加(P>0.05),見(jiàn)表2。
表1
3組水迷宮不同時(shí)間點(diǎn)潛伏期與穿越中點(diǎn)次數(shù)的比較(n=18,x±s)
指標(biāo) 組別1 d4 d 9 d
潛伏期 E組35.2±4.5 8.2±2.2* 7.9±2.5*
(s) L組40.6±4.2 7.5±1.6*7.6±2.1*
N組38.5±5.3 9.2±3.1* 8.3±1.8*
穿越E組 023*
中點(diǎn)L組032*
(次)N組023*
注:與第1天比較,*P
表2
3組海馬CA1區(qū)神經(jīng)元caspase-3表達(dá)情況的比較 (n=18,x±s)
組別表達(dá)caspase-3細(xì)胞個(gè)數(shù)
E組32±3
L組28±4
N組30±2
圖N 海馬CA1區(qū)神經(jīng)元400×
圖E 海馬CA1區(qū)神經(jīng)元400×
3 討論
全麻藥的靶器官是腦,關(guān)于全麻藥對(duì)記憶認(rèn)知的影響及其機(jī)制,已有了大量的研究,表明有許多全麻藥影響記憶認(rèn)知功能、改變或損害大腦可能是POCD病因的依據(jù)[4]。依托咪酯是咪唑類衍生物,屬于一種快速催眠性靜脈全麻藥,靜脈注射后很快進(jìn)入腦和其他血流灌注豐富的器官。在催眠作用開(kāi)始時(shí)導(dǎo)致新皮質(zhì)睡眠,降低皮質(zhì)下抑制。由于其對(duì)血流動(dòng)力學(xué)影響小,在臨床上一直主張用于有腦缺血風(fēng)險(xiǎn)的神經(jīng)外科手術(shù)麻醉和老年體弱及危重患者的麻醉中。依托咪酯對(duì)老年患者術(shù)后認(rèn)知功能是否有影響的研究比較少。Dixon CE等研究發(fā)現(xiàn)依托咪酯對(duì)大腦受傷的大鼠并不增加海馬神經(jīng)元的損傷。但Martin等的研究表明依托咪酯可引起記憶缺失并可以被γ-氨基丁酸受體拮抗劑所逆轉(zhuǎn)。麻醉誘導(dǎo)時(shí)單次應(yīng)用依托咪酯不會(huì)損害神經(jīng)元。依托咪酯實(shí)施麻醉對(duì)術(shù)后認(rèn)知功能是否有影響仍存在爭(zhēng)議,尚需大量臨床和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)佐證。
POCD的發(fā)病機(jī)制至今尚未明確,目前認(rèn)為老年患者的術(shù)后認(rèn)知功能障礙可能與膽堿能功能的減退,多巴胺,去甲腎上腺素和谷氨酸釋放過(guò)度,五羥色胺和GABA的活性增強(qiáng)及降低有關(guān),最終導(dǎo)致與學(xué)習(xí)記憶、空間定位的重要中樞海馬(hippocampus)結(jié)構(gòu)和形態(tài)發(fā)生改變。在與學(xué)習(xí)記憶有關(guān)的腦區(qū)中,海馬結(jié)構(gòu)的作用顯得特別突出,現(xiàn)已證明,海馬CA1區(qū)與學(xué)習(xí)記憶密切相關(guān),它的突觸是神經(jīng)信息傳遞的關(guān)鍵部位。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中,人們發(fā)現(xiàn)全身物作用于發(fā)育中的大鼠后,可通過(guò)藥物對(duì)神經(jīng)元的毒性作用,誘發(fā)炎性細(xì)胞因子的釋放等使腦部神經(jīng)元的凋亡增強(qiáng)。Jevtovic-Todorovic等發(fā)現(xiàn)吸入麻醉后發(fā)育期的鼠腦產(chǎn)生廣泛的神經(jīng)退行性變,并導(dǎo)致海馬神經(jīng)元突觸傳遞功能損害,進(jìn)而產(chǎn)生持久的學(xué)習(xí)、記憶功能缺失。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)免疫組化結(jié)果,E組表達(dá)caspase-3的神經(jīng)元個(gè)數(shù)為(32±3),與N組相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),故筆者認(rèn)為單次注射依托咪酯不增加老年大鼠海馬神經(jīng)元凋亡的發(fā)生。
本研究結(jié)果表明,在注射依托咪酯后, E組第9天與第1天比較,潛伏期明顯縮短,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05),提示單次注射依托咪酯不增加老年大鼠海馬神經(jīng)元凋亡的發(fā)生,筆者認(rèn)為單次注射依托咪酯并不損傷大鼠海馬神經(jīng)元。
綜上所述,單純應(yīng)用依托咪酯進(jìn)行麻醉,對(duì)老年大鼠學(xué)習(xí)記憶功能無(wú)明顯影響。但對(duì)于臨床上的應(yīng)用,仍需要更多研究。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] Moller J T, Cluitmans P,Rasmussen LS,et al.Long-term post-operative cognitive dysfunction in the elderly : ISPOCD1 study.Lancet,1998,351:857-861.
[2] 王春燕, 吳新民.全身麻醉術(shù)后對(duì)中老年患者認(rèn)知功能的影響.中華麻醉學(xué)雜志, 2002,22: 332-335.
但是，最近一些研究發(fā)現(xiàn)，人的一些器官和組織受損后，即便沒(méi)有輸入干細(xì)胞進(jìn)行治療，人體也有自我修復(fù)的強(qiáng)大功能，而且這些功能表現(xiàn)在許多方面。
多種干細(xì)胞修復(fù)機(jī)體
生物體，包括人體的自我修復(fù)能力其實(shí)就是再生醫(yī)學(xué)的一部分，因?yàn)樵偕t(yī)學(xué)就是尋找有效的生物治療方法，促進(jìn)機(jī)體自我修復(fù)與再生或構(gòu)建新的組織與器官，以改善或恢復(fù)受損組織和器官的功能。
機(jī)體的自我修復(fù)需要以干細(xì)胞的分化和生長(zhǎng)為基礎(chǔ)。例如，早就有研究人員發(fā)現(xiàn)，牙髓內(nèi)膠質(zhì)細(xì)胞能轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞，后者再修復(fù)損傷的牙齒。牙髓是位于牙齒中心的柔軟組織，其間有少量間充質(zhì)干細(xì)胞，后者能分化為牙齒、骨骼和軟骨細(xì)胞，因此可以修復(fù)牙齒，甚至骨骼。
但是，過(guò)去沒(méi)有人知道間充質(zhì)干細(xì)胞來(lái)自何方。現(xiàn)在，瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院發(fā)育生物學(xué)家阿達(dá)米科研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，牙髓內(nèi)的膠質(zhì)細(xì)胞的功能是支持和包圍纏繞在口腔和牙齦上的神經(jīng)元，并幫助疼痛信號(hào)從牙齒傳遞到大腦。他們?cè)谛∈蟮囊唤M膠質(zhì)細(xì)胞中添加熒光標(biāo)記時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，一些膠質(zhì)細(xì)胞離開(kāi)了牙齦上的神經(jīng)元向牙齒內(nèi)部移動(dòng)，在這里它們轉(zhuǎn)化為間充質(zhì)干細(xì)胞。最后，這些間充質(zhì)干細(xì)胞分化為牙齒細(xì)胞。這說(shuō)明，人體有強(qiáng)大的自我修復(fù)功能，可以不需要外源性干細(xì)胞或胚胎干細(xì)胞就能自我修復(fù)受損的組織和器官。
機(jī)體的自我修復(fù)也體現(xiàn)在心腦血管病的康復(fù)上。腦卒中是一種急性腦組織和細(xì)胞受損的疾病，也被視為是不可修復(fù)的疾病。腦卒中分為缺血性腦卒中和出血性腦卒中，是一種突然起病的腦血液循環(huán)障礙性疾病，又叫腦血管意外。多種原因可引起腦內(nèi)動(dòng)脈狹窄、閉塞或破裂，造成急性腦血液循環(huán)障礙，臨床上表現(xiàn)為一次性或永久性腦功能障礙癥狀和體征。
發(fā)生腦卒中后，人體神經(jīng)細(xì)胞缺乏足夠的氧氣供給，幾分鐘內(nèi)就會(huì)死亡。接著，受這些神經(jīng)細(xì)胞控制的身體機(jī)能也會(huì)退化和消失。過(guò)去認(rèn)為，死亡的大腦細(xì)胞無(wú)法替換，因此腦卒中造成的后果通常是永久性的。患有大腦大血管急性缺血性損傷的患者，每小時(shí)損失1.2億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞、每分鐘有190萬(wàn)個(gè)神經(jīng)細(xì)胞受損，同時(shí)伴有無(wú)數(shù)的神經(jīng)突觸和神經(jīng)有髓纖維受損。與因大腦老化而產(chǎn)生的神經(jīng)細(xì)胞的正常死亡速率相比，缺血性大腦如果不接受治療，則每小時(shí)老化3.6年。
但是，現(xiàn)在一些新的研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)生腦卒中后，大腦中的一些星形膠質(zhì)細(xì)胞能變成神經(jīng)細(xì)胞，彌補(bǔ)受到損害和丟失的神經(jīng)細(xì)胞。同樣，心肌梗死或心臟缺血也會(huì)導(dǎo)致心臟血管受損，但是，一些新的研究發(fā)現(xiàn)心臟內(nèi)的成纖維細(xì)胞也能轉(zhuǎn)化為內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)和引起血管增生，達(dá)到修復(fù)心臟血管的目的。這些都是機(jī)體的自我修復(fù)功能。
成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變成內(nèi)皮細(xì)胞的奧秘
現(xiàn)在，阿達(dá)米科等人還不知道牙髓內(nèi)的膠質(zhì)細(xì)胞變成干細(xì)胞的具體原因和途徑，他們分析認(rèn)為，牙齒中有某種化學(xué)信號(hào)發(fā)揮作用，才會(huì)使膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為間充質(zhì)干細(xì)胞。如果能弄清這一點(diǎn)，就能在實(shí)驗(yàn)室嘗試用新方法培植干細(xì)胞，從而促進(jìn)機(jī)體的自我修復(fù)。
不過(guò)，對(duì)心臟內(nèi)的成纖維細(xì)胞是如何轉(zhuǎn)化為內(nèi)皮細(xì)胞的，研究人員已經(jīng)找到了部分答案。
人的皮膚和肌肉遭受外傷后會(huì)自我修復(fù)，修復(fù)的結(jié)果是在皮膚表面形成瘢痕。同樣，心臟病發(fā)作后心臟組織也會(huì)自我修復(fù)并形成瘢痕。現(xiàn)在美國(guó)北卡羅來(lái)納大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員艾里克?烏比爾等人發(fā)現(xiàn)，在心臟病發(fā)作后通常生成瘢痕組織的成纖維細(xì)胞可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)皮細(xì)胞，后者可以生成血管，從而向心臟受損區(qū)域供應(yīng)氧氣和營(yíng)養(yǎng)。這就會(huì)大大降低心臟病發(fā)作后的損害以及產(chǎn)生的后遺癥。
但是，成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為內(nèi)皮細(xì)胞并由此修補(bǔ)血管必然有某種人們以前并不知道的機(jī)制。烏比爾等人發(fā)現(xiàn)，這其中的轉(zhuǎn)化開(kāi)關(guān)其實(shí)是一個(gè)在人體組織中起著關(guān)鍵作用的蛋白，即腫瘤抑制蛋白p53。如果提高瘢痕形成細(xì)胞中的p53水平，可顯著減少心臟病發(fā)作后的瘢痕并改善心臟的功能。
這一發(fā)現(xiàn)改變了此前人們對(duì)機(jī)體自我修復(fù)的一些看法，例如，認(rèn)為成纖維細(xì)胞是終末分化的細(xì)胞，因此成纖維細(xì)胞無(wú)法分化形成其他類型的細(xì)胞。但是，研究人員對(duì)小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，情況并非如此。只要有一些條件，成纖維細(xì)胞就可以分化為內(nèi)皮細(xì)胞并形成血管。這些條件是：一是心臟受損，二是有p53的誘導(dǎo)。
研究人員過(guò)去的研究證明，心臟病發(fā)作后，成纖維細(xì)胞會(huì)用瘢痕組織來(lái)替代受損的心肌組織。然而，瘢痕使得心臟壁變硬，從而削弱心臟將血液輸送到全身的能力，引起較多的后遺癥。但是，隨后內(nèi)皮細(xì)胞會(huì)構(gòu)建出新血管來(lái)改善受損區(qū)域的循環(huán)。更讓人不愿看到的結(jié)果是，有時(shí)候這些內(nèi)皮細(xì)胞會(huì)自然轉(zhuǎn)變?yōu)槌衫w維細(xì)胞，增加瘢痕厚度。
烏比爾等人受此啟發(fā)，想探索是否能把內(nèi)皮細(xì)胞自然轉(zhuǎn)變?yōu)槌衫w維細(xì)胞的順序顛倒，讓成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變成內(nèi)皮細(xì)胞，如此就能更好地幫助病人，這也是機(jī)體自我修復(fù)機(jī)制的一種應(yīng)用。
烏比爾等人誘導(dǎo)小鼠發(fā)生心臟病，然后研究小鼠心臟中的成纖維細(xì)胞是否具有一些內(nèi)皮細(xì)胞的特征性標(biāo)記物，結(jié)果正如他們所期待的，在小鼠心臟受損區(qū)域幾乎1/3的成纖維細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)了內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志物。這也意味著實(shí)際上在心臟受損后，是由成纖維細(xì)胞生成的內(nèi)皮細(xì)胞形成了新的功能性血管。
接下來(lái)，烏比爾等人進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，觸發(fā)成纖維細(xì)胞生成內(nèi)皮細(xì)胞的是p53，后者能夠引發(fā)受損的失控細(xì)胞自殺（細(xì)胞凋亡），從而減少這些細(xì)胞繼續(xù)生長(zhǎng)并發(fā)展成癌癥，所以p53是一種阻止癌癥發(fā)生的有利因子，也被稱為基因組衛(wèi)士。在心臟損傷之后，p53在成纖維細(xì)胞中被開(kāi)啟或過(guò)度表達(dá)，調(diào)控成纖維細(xì)胞變?yōu)閮?nèi)皮細(xì)胞。因此，提高p53水平可以促使更多的成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)皮細(xì)胞，再由后者修復(fù)和形成血管。
烏比爾等人認(rèn)為，刺激心臟成纖維細(xì)胞p53信號(hào)通路能增加成纖維細(xì)胞向內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化的能力，從而增加血管密度，促進(jìn)心臟功能的恢復(fù)。機(jī)體的自我修復(fù)功能意味著這是未來(lái)治療心臟病的一種簡(jiǎn)單可行和實(shí)用的方法，因?yàn)檫@種方法并不需要向病人輸入外源性干細(xì)胞。當(dāng)然，這種方法要在臨床中使用可能還需要好幾年的時(shí)間。
星形膠質(zhì)細(xì)胞如何轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元？
腦卒中是導(dǎo)致人們迅速死亡的嚴(yán)重疾病之一，腦卒中造成的死亡僅次于心臟病造成的死亡。腦卒中導(dǎo)致腦組織的血流供應(yīng)中斷，組織缺血缺氧，結(jié)果大量神經(jīng)元（神經(jīng)細(xì)胞）壞死，并由此導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)、感覺(jué)和認(rèn)知等一系列大腦功能障礙。因此，發(fā)生腦卒中之后，人的生活質(zhì)量很差。
過(guò)去，研究人員一直致力于研究將外源性干細(xì)胞輸入腦卒中患者的大腦以產(chǎn)生新的神經(jīng)元來(lái)修復(fù)大腦。現(xiàn)在，瑞典隆德大學(xué)的柯卡亞和卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院的林德瓦爾等人對(duì)大腦缺血的小鼠（相當(dāng)于人患腦卒中）進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)小鼠大腦中的星形膠質(zhì)細(xì)胞能轉(zhuǎn)化成神經(jīng)元，不過(guò)，這種神經(jīng)元是幼稚的神經(jīng)元，但可以經(jīng)過(guò)發(fā)育成為成熟的神經(jīng)元，由此修復(fù)大腦。這一研究也是首次發(fā)現(xiàn)腦卒中后星形膠質(zhì)細(xì)胞可以轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元。
然而，星形膠質(zhì)細(xì)胞不會(huì)平白無(wú)故地轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元，而是有條件的，即大腦受到缺血性損害，而且要啟動(dòng)一種分子信號(hào)通道，這種信號(hào)通道就是Notch信號(hào)通道。所謂Notch信號(hào)通道是1917年摩根等人發(fā)現(xiàn)的。他們?cè)谕蛔兊墓壷邪l(fā)現(xiàn)Notch基因，該基因的部分功能缺失會(huì)使果蠅翅膀的邊緣產(chǎn)生缺口（Notch），因此得名。
后來(lái)，研究人員發(fā)現(xiàn)，Notch信號(hào)通道廣泛存在于脊椎動(dòng)物和非脊椎動(dòng)物中，由Notch受體、Notch配體和其他效應(yīng)分子組成，這一通道啟動(dòng)后可造成相鄰細(xì)胞的相互作用，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞、組織、器官的分化和發(fā)育。哺乳動(dòng)物有4種Notch受體和5種Notch配體。
大腦中也存在Notch信號(hào)通道。在正常人的大腦中，Notch信號(hào)通道激活可抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞向神經(jīng)元轉(zhuǎn)化，因此星形膠質(zhì)細(xì)胞不會(huì)轉(zhuǎn)化成神經(jīng)元。但是，對(duì)患腦卒中的小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，小鼠大腦中的Notch信號(hào)通道被抑制，而星形膠質(zhì)細(xì)胞可以啟動(dòng)這一抑制過(guò)程，由此星形膠質(zhì)細(xì)胞可以轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元。研究人員推論，人患腦卒中后也可通過(guò)這一途徑讓星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元。
柯卡亞等人在研究中還發(fā)現(xiàn)，對(duì)未患腦卒中的小鼠人為阻斷Notch信號(hào)通道，也能讓星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元，因此，腦卒中和其他途徑都可阻斷Notch信號(hào)通道，從而讓星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元。這也意味著，阻斷大腦中的Notch信號(hào)通道有可能成為治療腦卒中的一種新方法，而且簡(jiǎn)便實(shí)用，因?yàn)椴挥孟蚰X卒中患者大腦注射外源性干細(xì)胞。
此外，研究人員對(duì)小鼠的研究還發(fā)現(xiàn)，小鼠大腦中新生成的神經(jīng)元與其他細(xì)胞形成了突觸，這是神經(jīng)細(xì)胞之間發(fā)生聯(lián)系的一種基本結(jié)構(gòu)。但是，這些新的神經(jīng)元是否具有功能，以及它們?cè)趧?dòng)物和人類卒中患者康復(fù)過(guò)程中的具體作用還有待進(jìn)一步研究來(lái)證實(shí)和闡明。
其實(shí)，早在10年前，柯卡亞和林德瓦爾就發(fā)現(xiàn)，人患腦卒中后大腦自身神經(jīng)干細(xì)胞可形成新的神經(jīng)元。但這次的新研究證明，大腦的自我修復(fù)能力不只是神經(jīng)干細(xì)胞可以轉(zhuǎn)化為新的神經(jīng)元，而且星形膠質(zhì)細(xì)胞也可以轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元。也許，大腦中的其他細(xì)胞也可能具有潛在的轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元的能力，只不過(guò)需要一定的條件。因此，機(jī)體修復(fù)自身的能力一直被低估了。
【摘要】
目的 觀察單側(cè)黑質(zhì)紋狀體通路損毀對(duì)大鼠丘腦網(wǎng)狀核神經(jīng)元電活動(dòng)的影響。方法 采用在體細(xì)胞外記錄方法研究正常大鼠和帕金森病(parkinson’s disease, pd)模型大鼠丘腦網(wǎng)狀核(trn)γ氨基丁酸(gaba)能神經(jīng)元放電頻率和放電形式的變化。結(jié)果 對(duì)照組和pd組大鼠trn神經(jīng)元的放電頻率分別是(14.7±1.6)hz (n=23)和(33.8±3.0)hz(n=29)，pd組大鼠trn神經(jīng)元的放電頻率顯著高于對(duì)照組(p<0.001)。在對(duì)照組大鼠，17%的神經(jīng)元呈現(xiàn)不規(guī)則放電，83%為爆發(fā)式放電；而在pd組大鼠，具有規(guī)則、不規(guī)則和爆發(fā)式放電的神經(jīng)元比例分別為7%、45%和48%，爆發(fā)式放電的神經(jīng)元比例明顯低于對(duì)照組(p<0.05)。結(jié)論 單側(cè)黑質(zhì)紋狀體通路損毀誘發(fā)大鼠trn內(nèi)gaba能神經(jīng)元的放電頻率增高，爆發(fā)式放電減少，這種變化可能與皮質(zhì)trn興奮性神經(jīng)傳遞增強(qiáng)和蒼白球trn抑制性神經(jīng)傳遞減弱有關(guān)。
【關(guān)鍵詞】 丘腦網(wǎng)狀核；帕金森病；γ氨基丁酸；電生理學(xué)；大鼠
unilateral lesion of the nigrostriatal pathway changes the neuronal activity of the reticular thalamic nucleus in the rat
zhang qiaojun, liu jian, liu yaping, yuan haifeng, gao rui, xiang li
(department of neurology, the second affiliated hospital, medical school of xian jiaotong university, xian 710004; department of physiology and pathophysiology,medical school of xian jiaotong university, xian 710061, china)
abstract: objective to investingate the changes in neuronal activity of the thalamic reticular nucleus (trn) following the unilateral lesion of the nigrostriatal pathway. methods the changes in the firing rate and firing pattern of the trn gabaergic neurons were examined with extracellular recording methods in control and parkinsons disease (pd) rats. results the results showed that the firing rates of trn neurons in control and pd rats were 14.7±1.6hz (n=23) and 33.8±3.0hz (n=29), respectively, and the firing rate of trn neurons in pd rats was significantly increased when compared to that of control rats (p<0.001). in control rats, 17% of the neurons fired irregularly and 83% in bursts. in pd rats, 7% of the neurons fired regularly, 45% irregularly and 48% in bursts, the percentage of the neurons firing in bursts being siginificant lower than that of control rats (p<0.05). conclusion unilateral lesion of the nigrostiatal pathway induces an increase of the firing rate on the trn gabaergic neurons and a decrease of the percentage of the neurons firing in bursts, suggesting that the changes may be associated with the increase of the corticaltrn excitatory neurotransmission and decrease of the globus pallidustrn inhibitory neurotransmission.
key words: thalamic reticular nucleus; parkinsons disease; γaminobutyric acid; electrophysiology; rat
丘腦網(wǎng)狀核(thalamic reticular nucleus, trn)位于背側(cè)丘腦的前外側(cè)面，主要由γ–氨基丁酸(γaminobutyric acid, gaba)能神經(jīng)元組成，與丘腦、皮質(zhì)有廣泛的纖維聯(lián)系。因此，trn影響丘腦和皮層之間的神經(jīng)信息傳遞，參與感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)和邊緣系統(tǒng)功能活動(dòng)的調(diào)節(jié)[1]。研究發(fā)現(xiàn)trn與帕金森病(parkinson’s disease, pd)的靜止性震顫有密切關(guān)系。trn也接受來(lái)自基底神經(jīng)節(jié)的纖維投射，特別是來(lái)自蒼白球和黑質(zhì)網(wǎng)狀部的投射[2]。蒼白球是基底神經(jīng)節(jié)環(huán)路間接通路中的一個(gè)重要核團(tuán)，影響丘腦底核的活動(dòng)；而黑質(zhì)網(wǎng)狀部是基底神經(jīng)節(jié)環(huán)路的一個(gè)輸出核，其gaba能傳出抑制丘腦和皮質(zhì)的活動(dòng)[3]。電生理學(xué)研究也發(fā)現(xiàn)刺激黑質(zhì)或腹側(cè)蒼白球能夠改變trn神經(jīng)元的電活動(dòng)[34]。然而黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元的變性導(dǎo)致蒼白球和黑質(zhì)網(wǎng)狀部神經(jīng)活動(dòng)的改變，這種變化如何影響trn神經(jīng)元的活動(dòng)目前尚不清楚。因此，在本研究中我們以6羥多巴胺(6hydroxydopamine, 6ohda)pd模型大鼠為對(duì)象，采用玻璃微電極細(xì)胞外記錄方法，觀察pd模型大鼠trn中g(shù)aba能神經(jīng)元電活動(dòng)的變化。
1 材料與方法
1.1 pd大鼠模型的建立 選用西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供的健康雄性sd大鼠16只，體重180-220g。大鼠在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境飼養(yǎng)1周，隨機(jī)分為對(duì)照組(n=6)和pd組(n=10)。pd組大鼠在水合氯醛(300mg/kg, i.p.)麻醉下固定于腦立體定位儀上(narishige)，根據(jù)paxinoswatson大鼠腦定位圖譜確定右側(cè)黑質(zhì)致密部的位置：ap 5.0-5.3mm， l 1.9-2.1mm，d 7.2-7.4mm[5]。注射6ohda前30min，先給大鼠注射地西帕明(25mg/kg, i.p., sigma)以保護(hù)去甲腎上腺素能神經(jīng)元。6ohda(sigma)溶于含0.1g/l抗壞血酸的生理鹽水中，用前配制。10μl微量注射器與玻璃微電極相連，尖端直徑約50μm，分兩個(gè)位點(diǎn)在黑質(zhì)致密部注射6ohda，每點(diǎn)4μg/2μl，總量8μg/4μl，給藥速度1μl/min，注射完畢后留針5-10min，退針。6ohda注射后1周，大鼠皮下注射阿樸嗎啡(0.05mg/kg)，10min后誘發(fā)向健側(cè)旋轉(zhuǎn)每5min大于20轉(zhuǎn)者，表明pd模型成功，列為實(shí)驗(yàn)對(duì)象[6]。
1.2 電生理記錄 電生理記錄在黑質(zhì)致密部損毀后2周進(jìn)行。大鼠在烏拉坦(1.2g/kg, i.p.)麻醉下固定于腦立體定位儀上，并確定右側(cè)trn的位置：ap 1.4-1.6mm；l 1.8-2.0mm；d 5.6-6.2mm[5]。采用玻璃微電極細(xì)胞外記錄法記錄trn內(nèi)gaba能神經(jīng)元的放電。電極尖端直徑1-2μm，阻抗10-20mω，充灌液為0.5mol/l醋酸鈉含20g/l滂胺天藍(lán)。細(xì)胞放電經(jīng)微電極放大器顯示于記憶示波器上(nihon kohden)，以觀察電位波形和細(xì)胞放電的形式，同時(shí)信號(hào)輸入監(jiān)聽(tīng)器監(jiān)聽(tīng)。將信噪比大于3∶1的、穩(wěn)定的單細(xì)胞放電經(jīng)生物電信號(hào)采集與分析系統(tǒng)(ced1401 spike2)輸入計(jì)算機(jī)后，做實(shí)時(shí)觀察、儲(chǔ)存和進(jìn)行頻率及放電形式的分析，每一神經(jīng)元的采樣時(shí)間5-10min。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中監(jiān)測(cè)大鼠心電，直腸溫度維持在(37±0.5)℃。
1.3 gaba能神經(jīng)元的確認(rèn)及放電形式分析 trn的gaba能神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢皇且哉嗖橹鞯?相波，動(dòng)作電位時(shí)程1.5-2.5ms，放電頻率5-40hz，不規(guī)則或短串爆發(fā)式活動(dòng)[1]。根據(jù)放電間隔圖(interspike interval histogram, isih)和不對(duì)稱指數(shù)確定神經(jīng)元的放電形式。每一神經(jīng)元isih的生成最少包含500個(gè)動(dòng)作電位，bin寬4ms。依據(jù)該圖將神經(jīng)元的放電形式分為：規(guī)則、不規(guī)則和爆發(fā)式放電。規(guī)則放電isih呈對(duì)稱分布；不規(guī)則放電isih呈隨機(jī)分布；爆發(fā)式放電isih呈現(xiàn)逐漸衰減的正偏態(tài)分布。從isih中我們還測(cè)量和計(jì)算了眾數(shù)(mode)和不對(duì)稱指數(shù)(asymmetry index)，以協(xié)助判斷神經(jīng)元放電形式的變化。眾數(shù)是指最高頻率的放電間隔；不對(duì)稱指數(shù)為眾數(shù)與平均放電間隔的比值，反映放電間隔圖的形狀，該值小于1表示正偏態(tài)分布，反映神經(jīng)元活動(dòng)的規(guī)律性[7]。
1.4 組織學(xué)定位 電生理記錄完畢后，通過(guò)玻璃微電極電泳滂胺天藍(lán)標(biāo)記記錄位點(diǎn)(-20μa，15min)。大鼠在麻醉下經(jīng)心臟灌注生理鹽水，隨后用40g/l多聚甲醛溶液灌注固定，迅速斷頭取腦，后固定4h。冠狀冰凍切片，片厚50μm，確定被記錄神經(jīng)元的位置。
1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 對(duì)符合gaba能神經(jīng)元特點(diǎn)，且位于trn內(nèi)的神經(jīng)元進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)分析采用spss11.0軟件，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示。兩組大鼠trn內(nèi)gaba能神經(jīng)元放電頻率的比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，平均放電間隔和不對(duì)呈指數(shù)采用mannwhitney u檢驗(yàn)；2組大鼠放電形式的比較采用χ2檢驗(yàn)，以p<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2 結(jié)果
2.1 兩組大鼠trn內(nèi)神經(jīng)元的放電頻率 實(shí)驗(yàn)共記錄和分析了52個(gè)神經(jīng)元的電活動(dòng)，其中pd組29個(gè)，對(duì)照組23個(gè)。這些神經(jīng)元均符合gaba能神經(jīng)元的鑒定標(biāo)準(zhǔn)，且位于trn內(nèi)。對(duì)照組大鼠trn內(nèi)gaba能神經(jīng)元的放電頻率為5.0-35.7hz(14.7±1.6, n=23)，pd組神經(jīng)元的放電頻率變化范圍是11.8-67.0hz(33.8±3.0, n=29)。與對(duì)照組相比，pd組神經(jīng)元的平均放電頻率顯著增高(p<0.001, 圖1a)。
圖1 兩組大鼠trn神經(jīng)元放電頻率、平均放電間隔和不對(duì)呈指數(shù)的比較（略）
fig.1 comparisons of the firing rate, mean interspike interval and asymmetry index of trn neurons in control and pd rats
a: firing rate; b: mean interspike interval; c: asymmetry index *p<0.001 vs. control group; pd: parkinsons disease
2.2 兩組大鼠trn內(nèi)神經(jīng)元的放電形式 對(duì)照組大鼠的神經(jīng)元表現(xiàn)出2種放電形式，不規(guī)則放電神經(jīng)元4個(gè)(17%, n=23)，爆發(fā)式放電神經(jīng)元19個(gè)(83%, n=23)。在pd組大鼠，有3種形式的神經(jīng)元放電，規(guī)則放電神經(jīng)元2個(gè)(7%, n=29)，不規(guī)則放電神經(jīng)元13個(gè)(45%, n=29)，爆發(fā)式放電神經(jīng)元14個(gè)(48%, n=29)。經(jīng)χ2檢驗(yàn)，pd組大鼠爆發(fā)式放電神經(jīng)元明顯減少(p<0.05)，而不規(guī)則放電神經(jīng)元增加，同時(shí)有規(guī)則放電神經(jīng)元的出現(xiàn)(圖2)。
圖2 對(duì)照組和pd組大鼠trn神經(jīng)元放電形式的分布（略）
fig.2 the distribution of firing patterns of trn neurons in control and pd rats
*p<0.05 vs. the value in control rats; pd: parkinsons disease
反映2組大鼠trn中g(shù)aba能神經(jīng)元放電形式的參數(shù)平均放電間隔和不對(duì)稱指數(shù)也有顯著差異。對(duì)照組和pd組神經(jīng)元的平均放電間隔分別是(86.2±9.2) ms和(37.6±3.7)ms，pd組大鼠的平均放電間隔明顯縮短(p<0.001)，表明放電頻率增高；不對(duì)稱指數(shù)在對(duì)照組大鼠為0.42±0.07，pd組大鼠是0.76±0.06，pd組顯著大于對(duì)照組(p<0.001)，其均值更接近于1，說(shuō)明放isih趨向于正態(tài)分布，即爆發(fā)式活動(dòng)減少(圖1b、1c)。
3 討論
我們分別從6只對(duì)照組大鼠記錄到23個(gè)gaba能神經(jīng)元放電，從10只pd組大鼠記錄到29個(gè)gaba能神經(jīng)元的電活動(dòng)，經(jīng)組織學(xué)確認(rèn)它們均位于trn內(nèi)。黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元的變性，導(dǎo)致紋狀體中多巴胺水平顯著降低，從而引起整個(gè)基底神經(jīng)節(jié)環(huán)路的功能改變。基底神經(jīng)節(jié)環(huán)路由直接和間接2條通路所組成，當(dāng)紋狀體中多巴胺水平降低時(shí)，組成直接通路的、表達(dá)d1受體的紋狀體中等大小棘狀投射gaba能神經(jīng)元傳出活動(dòng)降低，使環(huán)路的傳出核(黑質(zhì)網(wǎng)狀部和腳內(nèi)核)抑制性輸出增加；而組成間接通路的、表達(dá)d2受體的紋狀體中等大小棘狀投射gaba能神經(jīng)元傳出活動(dòng)增加，抑制蒼白球的活動(dòng)，導(dǎo)致底丘腦核活動(dòng)增強(qiáng)，興奮性谷氨酸能傳出增加了傳出核的抑制性輸出。因此，黑質(zhì)紋狀通路的變性導(dǎo)致基底神經(jīng)節(jié)環(huán)路直接通路的抑制性活動(dòng)減弱，間接通路的興奮性活動(dòng)增強(qiáng)，使環(huán)路的2個(gè)傳出核的抑制性傳出活動(dòng)增強(qiáng)，進(jìn)而抑制丘腦和皮質(zhì)的活動(dòng)[3]。
基底神經(jīng)節(jié)環(huán)路中的蒼白球和黑質(zhì)網(wǎng)狀部均發(fā)出抑制性gaba能纖維投射到trn[2]。在pd狀態(tài)下，蒼白球活動(dòng)降低使trn神經(jīng)元去抑制，而黑質(zhì)致密部活動(dòng)增強(qiáng)抑制trn神經(jīng)元。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元的損毀引起trn神經(jīng)元的放電頻率顯著增高，除了與上述2個(gè)核團(tuán)的活動(dòng)有關(guān)外，也與皮質(zhì)trn的興奮性神經(jīng)傳遞增強(qiáng)有關(guān)。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)黑質(zhì)紋狀體通路的變性引起基底神經(jīng)節(jié)內(nèi)興奮性谷氨酸能神經(jīng)傳遞的增強(qiáng)，這種變化在pd的病理生理機(jī)制中具有重要作用[3]。許多研究已經(jīng)證實(shí)pd模型動(dòng)物和pd患者的底丘腦核谷氨酸能神經(jīng)元活動(dòng)增強(qiáng)，深部腦刺激抑制底丘腦核的活動(dòng)能改善pd患者的臨床癥狀[3]。離體腦片實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)黑質(zhì)紋狀體通路的損毀引起皮質(zhì)紋狀體谷氨酸能突觸傳遞增強(qiáng)，并且皮質(zhì)紋狀體纖維末梢第ⅱ組代謝型谷氨酸受體表達(dá)增多[8]。我們以往的研究也證實(shí)黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元的損毀引起內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)錐體神經(jīng)元放電頻率增加。皮質(zhì)錐體神經(jīng)元活動(dòng)的增強(qiáng)導(dǎo)致trn內(nèi)谷氨酸的釋放增多，引起trn內(nèi)gaba神經(jīng)元的放電頻率增加。在pd模型大鼠發(fā)現(xiàn)中腦腳橋核的電活動(dòng)增強(qiáng)，而中腦腳橋核的膽堿能傳出通過(guò)直接的抑制作用，以及間接抑制黑質(zhì)網(wǎng)狀部神經(jīng)元的活動(dòng)，進(jìn)而降低了網(wǎng)狀部對(duì)trn的抑制，這也是pd模型大鼠trn神經(jīng)元活動(dòng)增強(qiáng)的一個(gè)原因[6]。神經(jīng)元放電形式的變化取決于神經(jīng)元的自身活動(dòng)和外來(lái)傳入的影響，爆發(fā)式放電活動(dòng)與神經(jīng)遞質(zhì)的釋放相關(guān)。黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元的變性導(dǎo)致基底神經(jīng)節(jié)環(huán)路的抑制性輸出增加，抑制丘腦神經(jīng)元的活動(dòng)，而丘腦又有豐富的谷氨酸能纖維投射到trn，來(lái)自丘腦的興奮性傳入的減少導(dǎo)致trn神經(jīng)元爆發(fā)式活動(dòng)降低[9]。此外，中腦腳橋核膽堿能傳出的增加抑制trn神經(jīng)元的活動(dòng)，減少了神經(jīng)元的爆發(fā)式活動(dòng)。由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)解剖和功能的復(fù)雜性，我們的在體實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)黑質(zhì)紋狀體通路的損毀誘發(fā)了trn內(nèi)gaba能神經(jīng)元的放電頻率顯著增加，爆發(fā)式放電神經(jīng)元的數(shù)目減少。這些變化可能與皮質(zhì)–trn興奮性谷氨酸能傳遞的增強(qiáng)，以及蒼白球trn抑制性gaba能傳遞的減弱有關(guān)。同時(shí)黑質(zhì)紋狀體多巴胺的耗竭引起trn活動(dòng)的改變也為pd靜止性震顫的起源和認(rèn)知功能障礙的研究提供了新線索。
【參考文獻(xiàn)】
[1]pinault d. the thalamic reticular nucleus: structure, function and concept [j]. brain res rev, 2004, 46(1):131.
[2]gandia ja, delas heras sl, garcia m, et al. afferent projections to the reticular thalamic nucleus from the globus pallidus and substantia nigra in the rat [j]. brain res bull, 1993, 32(4):351358.
[3]blandini f, nappi g, tassorelli c, et al. functional changes of the basal ganglia circuitry in parkinsons disease [j]. prog neurobiol, 2000, 62(1):6388.
[4]lavin a, grace aa. modulation of the dorsal thalamic cell activity by the ventral pallidum: its role in the regulation of thalamocortical activity by the basal ganglia [j]. synapse, 1994, 18(2):104127.
[5]paxinos g, watson c. the rat brain in stereotaxic coordinates [m]. 4th ed. academic press: california, usa, 1998.
[6]breit s, boualibenazzouz r, benabid al, et al. unilateral lesion of the nigrostriatal pathway induces an increase of neuronal activity of the pedunculopontine nucleus, which is reversed by the lesion of the subthalamic nucleus in the rat [j]. eur j neurosci, 2001,14(11):18331842.
[7]fedrowitz m, lindemann s, loscher s, et al. altered spontaneous discharge rate and pattern of basal ganglia output neurons in the circling (ci2) rat mutant [j]. neuroscience, 2003, 118(3):867878.
關(guān)鍵詞 鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)；社會(huì)認(rèn)知；模仿；心理理論；共情
分類號(hào) B845
1 前言
近年來(lái)，關(guān)注心理理論(theory of mind ToM)、共情(empathy)等社會(huì)認(rèn)知領(lǐng)域的研究成為發(fā)展心理學(xué)、社會(huì)心理學(xué)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)等領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。而Gallese等人(1996)和Rizzolatti等人(1996)在猴腦F5區(qū)發(fā)現(xiàn)的鏡像神經(jīng)元(mirrorneurons)及隨后研究發(fā)現(xiàn)的人類大腦的鏡像神經(jīng)系統(tǒng)(mirror-neuron system，MNS)，使得研究者能夠從神經(jīng)機(jī)制層面更深入地理解我們的社會(huì)認(rèn)知活動(dòng)。而且，鏡像神經(jīng)系統(tǒng)的根本特點(diǎn)――建立對(duì)外界觀察的內(nèi)部行為表征使得我們能夠居身模仿(embodied simulation)，也使得研究者能夠從一個(gè)比之前更加統(tǒng)一、基礎(chǔ)的理論出發(fā)來(lái)了解各種紛繁復(fù)雜的人類社會(huì)認(rèn)知活動(dòng)，包括模仿學(xué)習(xí)、語(yǔ)言的習(xí)得及理解、推測(cè)他人意圖以及共情等(Gallese et al，2004)。以鏡像神經(jīng)系統(tǒng)為切入點(diǎn)的研究成為近幾年社會(huì)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的一大趨勢(shì)，其研究報(bào)告或綜述多見(jiàn)于Science、Nature Neurosci、Nature Rev Neurosei、Neuron、Ann，Rev，Neurosei，這些雜志也反映了該領(lǐng)域研究的重要性。
2 對(duì)猴子鏡像神經(jīng)元的研究
應(yīng)該說(shuō)，和科學(xué)界很多重要發(fā)現(xiàn)，如青霉素一樣，鏡像神經(jīng)元的發(fā)現(xiàn)也是一個(gè)美麗的偶然。Rizzolatti等人在利用單細(xì)胞記錄(single-unit recording)技術(shù)研究獼猴大腦運(yùn)動(dòng)前區(qū)皮層(promotor codex)F5區(qū)在獼猴進(jìn)行抓握食物活動(dòng)時(shí)的神經(jīng)元放電活動(dòng)時(shí)，偶爾發(fā)現(xiàn)當(dāng)實(shí)驗(yàn)者將食物抓起時(shí)，觀察到這一行為的獼猴的大腦F5區(qū)表現(xiàn)出了強(qiáng)烈的放電活動(dòng)，而且該電活動(dòng)模式、強(qiáng)度和獼猴自己進(jìn)行該行為時(shí)F5區(qū)神經(jīng)元的放電活動(dòng)相似。在這一偶然發(fā)現(xiàn)后，Rizzolatti等人(1996)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了F5區(qū)的一系列神經(jīng)元，不僅在自己進(jìn)行抓握某物體的行為時(shí)放電，而且在觀察其他個(gè)體(無(wú)論是人――實(shí)驗(yàn)者，還是同類――另一只獼猴)進(jìn)行同樣活動(dòng)時(shí)也發(fā)生放電反應(yīng)。也就是說(shuō)，自己實(shí)施行為所激活的神經(jīng)元在觀察他人進(jìn)行同樣活動(dòng)時(shí)也發(fā)生激活，這種將觀察到的外界行為投射到自身實(shí)施行為的特性使得F5區(qū)的神經(jīng)元被命名為鏡像神經(jīng)元。
2.1鏡像神經(jīng)元如何從聽(tīng)覺(jué)信息來(lái)理解行為
在發(fā)現(xiàn)位于F5區(qū)鏡像神經(jīng)元可以匹配自己和他人的行為后，Rizzolatti等人認(rèn)為鏡像神經(jīng)元的首要作用在于理解他人的行為，而非僅僅對(duì)觀察到的動(dòng)作進(jìn)行反應(yīng)(RizzolaRi等人，1996)。為此，有人假設(shè)和動(dòng)作相聯(lián)系的聽(tīng)覺(jué)信息，如剝花生時(shí)的剝殼聲，會(huì)激活和剝花生的動(dòng)作相聯(lián)系的鏡像神經(jīng)元。Kohler等人(2002)的研究即發(fā)現(xiàn)，除了視覺(jué)信息，和動(dòng)作相聯(lián)系的聽(tīng)覺(jué)信息同樣可以激活鏡像神經(jīng)元。研究發(fā)現(xiàn)F5區(qū)的一部分神經(jīng)元在獼猴撕紙且聽(tīng)到撕紙的聲音時(shí)激活。有趣的是，即使獼猴沒(méi)有看到撕紙的動(dòng)作而單單聽(tīng)到撕紙的聲音，該部分鏡像神經(jīng)元同樣發(fā)生激活，而在控制條件(白噪音)下該部分神經(jīng)元?jiǎng)t沒(méi)有反應(yīng)。在發(fā)現(xiàn)F5區(qū)的神經(jīng)元可以對(duì)動(dòng)作相關(guān)的聲音發(fā)生激活后，Kohler等人進(jìn)一步考察了鏡像神經(jīng)元能否根據(jù)不同特征的聲音，例如剝花生和撕紙產(chǎn)生的不同聲音，來(lái)區(qū)分不同的動(dòng)作。其還比較了神經(jīng)元在觀察且聽(tīng)到聲音、僅觀察沒(méi)有聲音、僅聽(tīng)聲音沒(méi)有觀察、自己執(zhí)行動(dòng)作這四種條件下的激活。實(shí)驗(yàn)結(jié)果再次表明，鏡像神經(jīng)元的分工是非常精細(xì)的，例如一些神經(jīng)元在觀察剝花生且同時(shí)聽(tīng)到剝殼的聲音(視覺(jué)+聽(tīng)覺(jué))時(shí)激活強(qiáng)烈；而一些神經(jīng)元僅僅在聽(tīng)到剝殼聲音時(shí)(僅聽(tīng)覺(jué))就強(qiáng)烈激活；另外代表相應(yīng)動(dòng)作的聲音也激活了和該動(dòng)作相聯(lián)系的鏡像神經(jīng)元。這一系列結(jié)果表明，獼猴能夠?qū)ν饨缧畔ⅲ瑹o(wú)論是視覺(jué)還是聽(tīng)覺(jué)，通過(guò)鏡像神經(jīng)元的相應(yīng)激活來(lái)建立內(nèi)部的行為表征從而理解該信息表征的行為。而且，聽(tīng)覺(jué)信息的刺激同樣能夠激活運(yùn)動(dòng)前區(qū)皮層F5區(qū)的鏡像神經(jīng)元，也使得研究者推斷這部分鏡像神經(jīng)元可能在進(jìn)化上促進(jìn)了人類言語(yǔ)的發(fā)展、習(xí)得和理解，這個(gè)問(wèn)題還會(huì)在后面提到。
2.2鏡像神經(jīng)元在推測(cè)他人行為意圖中的作用
研究者發(fā)現(xiàn)只有在獼猴觀察目的指向(goal，directed)的動(dòng)作時(shí)鏡像神經(jīng)元才發(fā)生激活，而僅僅觀察物體及沒(méi)有目的的行為都無(wú)法激活鏡像神經(jīng)元。另外，僅僅聽(tīng)到和動(dòng)作相關(guān)的聲音也可以激活鏡像神經(jīng)元(Kohler等，2002)。這些證據(jù)使得研究者認(rèn)為鏡像神經(jīng)元的激活并不是基于對(duì)知覺(jué)到的動(dòng)作刺激的表征，而是在一個(gè)更抽象的層面上對(duì)行為的意圖進(jìn)行理解。基于該假設(shè)，Umilta等人(2001)設(shè)計(jì)了一個(gè)獼猴觀察人抓握木塊的實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵之處在于人的抓握動(dòng)作的后半部分被擋板遮掩，獼猴僅僅能觀察到動(dòng)作的前半部分。實(shí)驗(yàn)條件為獼猴事先知道擋板后面有一個(gè)木塊，控制條件為獼猴知道擋板后面什么也沒(méi)有。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)獼猴知道擋板后面存在著木塊的時(shí)候，即使其沒(méi)有看到具體的手抓握木塊的動(dòng)作，仍有相當(dāng)部分的鏡像神經(jīng)元表現(xiàn)出和完整地觀察到抓握行為類似的神經(jīng)元激活模式，說(shuō)明此時(shí)獼猴仍能建立對(duì)發(fā)生動(dòng)作的內(nèi)在表征。而控制條件下，即使實(shí)驗(yàn)者仍然進(jìn)行抓握行為，但F5區(qū)的鏡像神經(jīng)元沒(méi)有發(fā)生激活。這些結(jié)果首先再次表明了只有目的指向的抓握行為才能激活運(yùn)動(dòng)前區(qū)皮層F5區(qū)的鏡像神經(jīng)元，其次獼猴可以利用自己的先前知識(shí)來(lái)理解當(dāng)前觀察到的行為，即鏡像神經(jīng)元在外部線索不明確的情況下依然可以建立對(duì)外部行為的內(nèi)在表征來(lái)幫助獼猴推斷其觀察的行為的意圖。由此也可以看出鏡像神經(jīng)元的激活不是單純對(duì)動(dòng)作的物理性質(zhì)的反映，而是代表了對(duì)動(dòng)作的意圖等方面的理解。沿著這條思路，F(xiàn)ogassi等人(2005)的研究考察了隱含著不同意圖的同樣動(dòng)作是否可以通過(guò)鏡像神經(jīng)元的不同激活模式來(lái)表征。研究采用了經(jīng)典的誘發(fā)鏡像神經(jīng)元的實(shí)驗(yàn)情景：獼猴觀察別人的行為和自己執(zhí)行同樣的行為。為了區(qū)分不同的動(dòng)作意圖，實(shí)驗(yàn)設(shè)置一是獼猴抓食物放入嘴中，二是獼猴抓食物放入一個(gè)容器里，這樣，容器的有無(wú)就成了判別行為意圖的背景線索。研究發(fā)
現(xiàn)頂下小葉(inferior parietal lobule IPL)被記錄電活動(dòng)的神經(jīng)元中有2／3在獼猴觀察別人行為中激活。這些神經(jīng)元表現(xiàn)出鏡像神經(jīng)元的特性：在自己執(zhí)行行為和觀察別人行為時(shí)表現(xiàn)出相似的激活。而且，鏡像神經(jīng)元表現(xiàn)出了對(duì)不同行為目的的不同激活方式，例如某些鏡像神經(jīng)元表現(xiàn)出對(duì)以進(jìn)食為目的的抓握動(dòng)作的激活，對(duì)將食物放入另一容器為目的的行為則沒(méi)有激活；而另一些鏡像神經(jīng)元?jiǎng)t表現(xiàn)出相反的激活模式。需要指出的是，在觀察行為和執(zhí)行行為階段，同樣意圖的行為激活的鏡像神經(jīng)元回路也相似，再次表現(xiàn)出鏡像神經(jīng)元在建立對(duì)外界觀察的內(nèi)在行為表征時(shí)是根據(jù)行為的意義、意圖等而非其物理特性。
3 人類的鏡像神經(jīng)系統(tǒng)
自從Rizzolatti等在猴腦F5區(qū)發(fā)現(xiàn)鏡像神經(jīng)元后，考慮到F5區(qū)和人類大腦Broca區(qū)的同質(zhì)性，研究者也推斷人腦中可能存在同樣性質(zhì)的鏡像神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)幫助人們理解他人行為以至于語(yǔ)言的理解。利用功能核磁共振fMRI等腦成像技術(shù)進(jìn)行研究的結(jié)果也都支持人腦中同樣存在能夠匹配觀察到的行為和自己執(zhí)行行為的鏡像神經(jīng)系統(tǒng)(Hari al。1998，Iacoboni et al，1999)。這些結(jié)果表明鏡像神經(jīng)系統(tǒng)可能是人類進(jìn)行模仿學(xué)習(xí)(imitation learning)的基礎(chǔ)，進(jìn)而也是心理理論的獲得、共情能力、社會(huì)交往等的神經(jīng)機(jī)制(Meltzoff&Deter,2003)。
3.1模仿
模仿行為在出生幾個(gè)小時(shí)的嬰兒身上就已經(jīng)出現(xiàn)了，研究表明12-21天大的嬰兒已經(jīng)可以準(zhǔn)確地模仿如伸舌頭、手指動(dòng)作及各種面部表情，研究者認(rèn)為模仿是發(fā)展基本的社會(huì)技能如心理理論等的關(guān)鍵(Meltzoff&Decety，2003)，模仿功能的缺失則會(huì)導(dǎo)致孤獨(dú)癥等以社會(huì)交往缺陷為核心癥狀的癥候群(Williams et al，2001；Oberman＆Ramaehandran，2007)。雖然有大量的行為研究表明人們會(huì)無(wú)意識(shí)地模仿和自己正在溝通的人的行為、面部表情、說(shuō)話方式甚至呼吸節(jié)律等等，表現(xiàn)出“變色龍效應(yīng)”(chameleon effect)，William James解釋為這是因?yàn)槲覀冇^察到的行為會(huì)在某種程度上激活自己相應(yīng)的行為模式，類似于啟動(dòng)效應(yīng)(轉(zhuǎn)引自Iacoboni&Dapretto，2006)。但這些解釋并未指出實(shí)際上人們對(duì)行為的觀察和執(zhí)行是基于一個(gè)共同的機(jī)制，這個(gè)機(jī)制從神經(jīng)基礎(chǔ)上來(lái)看也就是鏡像神經(jīng)系統(tǒng)。鏡像神經(jīng)系統(tǒng)作為人類模仿能力的基礎(chǔ)是不難理解的，因?yàn)槠浜诵奶卣骷从^察他人行為可以激活自己大腦中負(fù)責(zé)編碼及執(zhí)行這些行為的皮層，包括運(yùn)動(dòng)皮層，從而進(jìn)行居身模仿(embodied simulation)并完成動(dòng)作的輸出。例如Iacoboni等人(1999)在實(shí)驗(yàn)中要求被試對(duì)手指運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模仿，對(duì)照組為同樣的手指運(yùn)動(dòng)，只是按照空間提示進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)而非模仿觀察到的手指運(yùn)動(dòng)。這樣在控制了手指運(yùn)動(dòng)因素后，fMRI結(jié)果表明左側(cè)額下回Broca區(qū)域和頂上小葉(superiorparietal lobule)在模仿時(shí)激活。其中頂葉負(fù)責(zé)編碼被觀察的手指動(dòng)作而額區(qū)負(fù)責(zé)理解行為的目的及對(duì)動(dòng)作進(jìn)行編碼。其研究結(jié)果表明了模仿是基于觀察行為和形成內(nèi)在行為表征并執(zhí)行該行為的直接匹配機(jī)制。在另一個(gè)通過(guò)觀察模仿進(jìn)行學(xué)習(xí)的研究中，Stefan等人(2005)的結(jié)果也表明了具有鏡像活動(dòng)性質(zhì)的初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層(primary motor cortex)在人通過(guò)模仿、觀察進(jìn)行動(dòng)作學(xué)習(xí)中起重要作用。基于此類結(jié)果Iacoboni和Dapretto提出了模仿的神經(jīng)回路，其包括了額下回(inferior frontal gyrus IFG)、頂下小葉(IPL)等鏡像神經(jīng)系統(tǒng)區(qū)域。而且顳上溝(superior temporal sulcus STS)也在模仿中起重要作用(Iacoboni et al，2001)。該回路的工作機(jī)制是這樣的：STS負(fù)責(zé)將輸入的知覺(jué)信息編碼并傳遞到負(fù)責(zé)動(dòng)作信息描述的MNS頂葉處，然后再傳遞到主要負(fù)責(zé)領(lǐng)會(huì)動(dòng)作目的的MNS額葉部分，這時(shí)臨近的運(yùn)動(dòng)前區(qū)皮層開(kāi)始進(jìn)行動(dòng)作編碼并將模仿的可能結(jié)果向回傳遞到顳上溝，將要輸出的動(dòng)作編碼在這里觀察的動(dòng)作信息進(jìn)行匹配并完成動(dòng)作輸出(Iaeoboni&Dapretto，2006)。另外需要注意的是，高度進(jìn)化且具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)及功能的大腦在模仿學(xué)習(xí)時(shí)并不僅僅局限于鏡像神經(jīng)系統(tǒng)。例如Fery等人(2006)的研究即發(fā)現(xiàn)，和被動(dòng)地觀察某一動(dòng)作相比，當(dāng)被試被告知隨后需要模仿該動(dòng)作，即被試在觀察時(shí)帶有學(xué)習(xí)意圖時(shí)，不僅傳統(tǒng)的鏡像神經(jīng)系統(tǒng)區(qū)域激活，另外還激活了其它涉及了動(dòng)作編碼及運(yùn)動(dòng)表征的皮層、亞皮層區(qū)域(subcortical regions)，顯示了大腦在有意學(xué)習(xí)時(shí)的靈活性。
3.2語(yǔ)言理解
在Broca區(qū)域是否參與模仿這一問(wèn)題上，在Iacoboni等人(1999)發(fā)現(xiàn)模仿學(xué)習(xí)涉及Broca區(qū)域后，Heiser等人(2003)又采用重復(fù)經(jīng)顱磁刺激(repetitive transeranial magnetic stimulation rTMS)的研究結(jié)果證實(shí)了Broca區(qū)域在模仿中不可或缺的作用：當(dāng)rTMS造成Broca區(qū)域的暫時(shí)功能損失后，被試的模仿能力顯著降低(Heiser等人2003)。由于模仿可能是言語(yǔ)的習(xí)得乃至理解的基礎(chǔ)，研究者推測(cè)包括Broca區(qū)域的鏡像神經(jīng)系統(tǒng)可能對(duì)言語(yǔ)理解至關(guān)重要。其實(shí)，自從在獼猴的F5區(qū)發(fā)現(xiàn)鏡像神經(jīng)元并認(rèn)為其涉及了對(duì)他人行為的理解后，出于F5區(qū)對(duì)觀察的手部和嘴巴部位運(yùn)動(dòng)特別敏感，以及F5和Broca區(qū)可能的同質(zhì)性，研究者便假設(shè)人類的語(yǔ)言系統(tǒng)可能就從這些神經(jīng)元進(jìn)化而來(lái)(Gallese et al1996；Rizzolatti et a1，1996)。另外，考慮到鏡像神經(jīng)元對(duì)聽(tīng)到的和動(dòng)作關(guān)聯(lián)的聲音表現(xiàn)出和觀察、執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作類似的激活(Kohler et al，2002)，和Broca區(qū)在模仿中的重要作用，這些似乎都表明鏡像神經(jīng)系統(tǒng)在人類發(fā)展過(guò)程中可能對(duì)言語(yǔ)理解起了重要的作用。近年來(lái)的一系列研究也支持這一假設(shè)。Tettamanti等人(2005)將表述動(dòng)作內(nèi)容的句子播放給被試，觀察腦功能區(qū)域的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)和從句法上匹配的控制組句子相比，表述動(dòng)作內(nèi)容的句子顯著激活了左半球的包括額下回Broca區(qū)域的額葉一頂葉一顳葉回路，如上文所述，該回路是模仿學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，Tettamanti等人(2005)也認(rèn)為，聽(tīng)表述動(dòng)作內(nèi)容的句子激活了匹配觀察及執(zhí)行行為的鏡像神經(jīng)回路，說(shuō)明被試是在理解句子表述的動(dòng)作的前提下對(duì)該句子進(jìn)行加工的。具體來(lái)說(shuō)，Broca區(qū)域的激活顯示了其加工抽象語(yǔ)義來(lái)表征動(dòng)作的作用。鏡像神經(jīng)系統(tǒng)在語(yǔ)言理解中的重要作用還在Buccino等人
(2005)的研究中得以體現(xiàn)：當(dāng)被試在聽(tīng)表征某動(dòng)作的句子時(shí)，實(shí)施該動(dòng)作的動(dòng)作誘發(fā)電位會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)變化。例如聽(tīng)到手部相關(guān)動(dòng)作的語(yǔ)句時(shí)，從被試手部肌肉記錄的電位會(huì)發(fā)生變化；同理，聽(tīng)到和腳相關(guān)的動(dòng)作語(yǔ)句時(shí)，從被試腳部記錄的電位會(huì)發(fā)生變化。雖然該研究沒(méi)有利用腦成像直接證明是否鏡像神經(jīng)系統(tǒng)在言語(yǔ)理解中激活，但出于動(dòng)作電位的變化，研究者有理由認(rèn)為動(dòng)作電位變化的神經(jīng)機(jī)制為鏡像神經(jīng)系統(tǒng)，其自動(dòng)地建立對(duì)該語(yǔ)句描述行為的內(nèi)部動(dòng)作表征并表現(xiàn)在動(dòng)作電位的變化上，使得我們能夠理解語(yǔ)言所表述內(nèi)容。
3.3對(duì)他人行為意圖的理解
對(duì)他人行為意圖的理解是心理理論的重要方面。一直以來(lái)就心理理論的獲得存在著理論論(theory-theory)和模仿論(simulation theory)的爭(zhēng)論。鏡像神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)則為后者提供了強(qiáng)有力的支持：即我們對(duì)他人意圖的理解的基本機(jī)制不是通過(guò)概念的推理，而是對(duì)觀察到事件通過(guò)鏡像神經(jīng)系統(tǒng)的直接模仿。例如獼猴的鏡像神經(jīng)元可以對(duì)不同意圖的類似動(dòng)作表現(xiàn)出不同的激活，而且這些激活和自己在相應(yīng)意圖下執(zhí)行動(dòng)作時(shí)鏡像神經(jīng)元激活模式相似，這提示獼猴對(duì)他人動(dòng)作意圖的理解是通過(guò)自身鏡像神經(jīng)元激活進(jìn)行動(dòng)作重現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的(Fogassi etal，2005)。研究者對(duì)人在通過(guò)觀察行為推測(cè)意圖的研究也發(fā)現(xiàn)，不同的意圖涉及了不同的鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)激活方式。Iacoboni等人(2005)在其實(shí)驗(yàn)中通過(guò)設(shè)置不同的場(chǎng)景區(qū)分了同樣動(dòng)作的兩種意圖。其場(chǎng)景一為餐桌上放著茶壺、水杯、零食，動(dòng)作為人手抓握水杯；場(chǎng)景二的區(qū)別在于餐桌上的茶壺蓋是打開(kāi)的，零食相比場(chǎng)景一少了一些，餐桌上也散落著零食，動(dòng)作同樣為抓握水杯。場(chǎng)景的不同提示著觀察者場(chǎng)景一中拿水杯是為了喝水，場(chǎng)景二中拿水杯是為了整理用餐后的餐桌。fMRI結(jié)果表明觀察有動(dòng)作的場(chǎng)景相比于僅僅觀察動(dòng)作和僅僅觀察場(chǎng)景激活了腹側(cè)運(yùn)動(dòng)前區(qū)皮層(ventral premotor cortex)及額葉下回(IFG)的后部――傳統(tǒng)的鏡像神經(jīng)系統(tǒng)。而且當(dāng)比較限于兩種不同的意圖時(shí)，IFG區(qū)域的激活模式也顯著不同，而且這是在兩種場(chǎng)景在IFG區(qū)域激活無(wú)差異的前提下得到的。排除了背景因素的影響后，結(jié)果清晰地說(shuō)明，IFG除了理解他人的動(dòng)作外，還涉及了對(duì)不同動(dòng)作意圖的理解。其隨后的實(shí)驗(yàn)考察了我們理解他人行為的意圖是否需要“自上而下”的加工，結(jié)果表明即使在被試注意力集中在和推測(cè)意圖無(wú)關(guān)的任務(wù)中時(shí)，表征意圖理解的MNS同樣發(fā)生激活。這也進(jìn)一步說(shuō)明了理解他人行為的意圖，至少在比較簡(jiǎn)單的層面上，是通過(guò)居身模仿這一更加自動(dòng)化的過(guò)程而非基于意識(shí)層面上的信息推理。簡(jiǎn)單得來(lái)說(shuō)，理解他人的行為、意圖就是“perceiving is doing”這一過(guò)程：觀察別人的行為等于自己也在執(zhí)行這一行為，那么自己自然也就理解了這一行為的目的(Lepage＆Thdoret,2007)。
3.4共情
即使鏡像神經(jīng)系統(tǒng)的存在保證我們可以迅速地理解他人的動(dòng)作及背后的意圖，我們的社會(huì)認(rèn)知功能仍然并非完整。因?yàn)樯鐣?huì)交往中情緒的重要性是顯而易見(jiàn)的，所以共情的能力也是社會(huì)認(rèn)知功能中不可或缺的一部分。對(duì)于情緒的理解，一個(gè)觀點(diǎn)認(rèn)為我們將接受到的面部表情、肢體語(yǔ)言等信息和存儲(chǔ)于我們記憶、經(jīng)驗(yàn)中的信息做比較來(lái)了解他人的情緒。但顯然，該觀點(diǎn)最多解釋了我們?nèi)绾卧谡J(rèn)知上了解他人的情緒，而非我們?nèi)绾卧谇榫w上感受他人的情緒(Rizzolatti&Craighero，2005)；而從之前的論述來(lái)看，我們觀察別人的行為時(shí)大腦的鏡像神經(jīng)系統(tǒng)在腹側(cè)額葉的運(yùn)動(dòng)前區(qū)皮層及初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層的激活使得我們經(jīng)歷著“perceiving is doing”這一過(guò)程來(lái)達(dá)到動(dòng)作理解和推測(cè)他人的意圖，同樣，當(dāng)觀察他人的情緒表現(xiàn)時(shí)，鏡像神經(jīng)系統(tǒng)的參與也可以使得大腦激活被觀察情緒的表征使得我們“感同身受”地獲得對(duì)觀察到的情緒的切身體驗(yàn)。Wicker等人(2003)在實(shí)驗(yàn)中要求被試親身體驗(yàn)臭氣及觀察他人聞臭氣。臭氣在這里的作用是誘發(fā)厭惡(disgust)的情緒。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即使在沒(méi)有要求被試進(jìn)行共情的條件下，觀察別人的厭惡表情時(shí)激活的神經(jīng)回路和自己聞臭氣時(shí)激活的神經(jīng)回路的一部分是相似的，該部分為左前腦島和右前扣帶回皮層，前者和厭惡相關(guān)，后者和害怕相關(guān)。該部分也因此被認(rèn)為是情緒的鏡像神經(jīng)回路，即對(duì)觀察到的他人的情緒在自身內(nèi)部也形成該情緒的表征。Jackson等人(2005)針對(duì)痛覺(jué)(pain)做的研究也證明了共情的鏡像神經(jīng)機(jī)制：被試觀察痛覺(jué)的圖片激活的腦區(qū)域和個(gè)人親身經(jīng)歷痛覺(jué)的大腦區(qū)域在前扣帶回(anterior cingulate)，前部腦島(anterior insula)及小腦(cerebellum)這些部位的活動(dòng)是相似的。另外發(fā)現(xiàn)扣帶前回的激活程度和被試對(duì)觀察圖片中的痛覺(jué)的評(píng)價(jià)等級(jí)存在正相關(guān)。該研究進(jìn)一步表明了共情的發(fā)生是具有鏡像性質(zhì)的。Singer等人(2004)的研究更進(jìn)一步，其在實(shí)驗(yàn)中同時(shí)考察了被試親身經(jīng)歷痛覺(jué)刺激(電擊)和觀察自己的親人經(jīng)歷痛覺(jué)刺激時(shí)大腦的激活狀態(tài)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)觀察和親自經(jīng)歷的痛覺(jué)加工腦區(qū)在雙側(cè)前部腦島、前扣帶回、小腦以及腦干這些部位的激活是相似的。而且扣帶前回和前部腦島的激活程度和被試對(duì)自己共情程度的評(píng)價(jià)存在顯著正相關(guān)。雖然這些研究的結(jié)果沒(méi)有顯示觀察他人的情緒和自己親身體驗(yàn)該情緒有著完全相同的神經(jīng)回路，但處理情緒(厭惡)的核心部位一一前部腦島和前扣帶回在觀察他人和親身體驗(yàn)時(shí)都發(fā)生激活，體現(xiàn)了共情在神經(jīng)機(jī)制上的鏡像特征。
另外，在動(dòng)作表征和共情的關(guān)系上，Carr等人(2003)采用了“社會(huì)鏡像”(social mirroring)研究范式，即要求被試分別觀察、模仿呈現(xiàn)的情緒化面部表情(如開(kāi)心、發(fā)怒、悲傷等)圖片。結(jié)果首先表明觀察和模仿不僅激活了顳上溝及額下回――經(jīng)典的動(dòng)作觀察，執(zhí)行匹配神經(jīng)回路，表明了對(duì)觀察到情緒的內(nèi)在動(dòng)作表征是共情的前提，而且激活了和加工情緒相關(guān)的腦島及邊緣系統(tǒng)的杏仁核(amygdala)；其次在模仿比觀察更加顯著地激活了運(yùn)動(dòng)前區(qū)皮層、顳上溝，腦島以及杏仁核。可能是觀察僅僅涉及對(duì)輸入信息進(jìn)行編碼并建立內(nèi)在動(dòng)作表征，而模仿除此之外還進(jìn)行了動(dòng)作的輸出。總的來(lái)說(shuō)，模仿和觀察情緒圖片激活了相似的神經(jīng)回路，表現(xiàn)出了共情神經(jīng)機(jī)制的鏡像特性，另外在初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層等腦區(qū)建立的動(dòng)作內(nèi)部表征也調(diào)節(jié)著情感腦區(qū)的激活模式，而且腦島可能聯(lián)結(jié)了負(fù)責(zé)動(dòng)作表征的額下回運(yùn)動(dòng)皮層及負(fù)責(zé)情緒體驗(yàn)的邊緣系統(tǒng)。
共情的鏡像神經(jīng)回路在最近又得到了支持：在一項(xiàng)以兒童(平均年齡10.1歲)為對(duì)象的研究中，不僅考察了觀察及模仿表情圖片時(shí)的大腦激活情況，而且研究者通過(guò)改編的人際關(guān)系反應(yīng)量表(interoersonal Reactivity Index，IRI)測(cè)量得到了兒
童的共情能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)額下回、右側(cè)腦島、左側(cè)杏仁核、左側(cè)梭狀回的激活和兒童的共情能力呈現(xiàn)顯著正相關(guān)。這也從行為指標(biāo)上為鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的確反映了共情的能力這一假設(shè)提供了支持(Pfeifer et al 2008)。
3.5社會(huì)交往
心理理論、共情都屬于社會(huì)認(rèn)知功能，大量研究表明鏡像神經(jīng)系統(tǒng)在其中有著重要作用。而社會(huì)交往活動(dòng)涉及了心理理論、共情等過(guò)程，由此也可以推斷我們?cè)谏鐣?huì)交往中也會(huì)涉及鏡像神經(jīng)系統(tǒng)的激活。盡管目前該方向的研究并不多，但仍有一些研究得到了初步的結(jié)果。Iacoboni等(2004)對(duì)比了被試觀察兩人進(jìn)行社會(huì)交往的影片片斷和觀察一個(gè)人獨(dú)自進(jìn)行活動(dòng)和休息狀態(tài)下的大腦活動(dòng)情況。結(jié)果表明當(dāng)觀察社會(huì)交往片斷時(shí)鏡像神經(jīng)區(qū)域表現(xiàn)出更顯著的激活。Oberman等人(2007)的研究利用EEG技術(shù)更進(jìn)一步地考察了鏡像神經(jīng)系統(tǒng)在被試觀察社會(huì)交往活動(dòng)中的作用。其在研究中通過(guò)給被試呈現(xiàn)一組人扔球的片斷設(shè)置了4個(gè)實(shí)驗(yàn)條件，分別為基線、無(wú)社會(huì)交往、社會(huì)交往一旁觀和社會(huì)交往一互動(dòng)。當(dāng)片斷里三位演員將球朝天空仍時(shí)，為無(wú)社會(huì)交往條件；當(dāng)演員互相扔球，被試為觀察者時(shí)，為社會(huì)交往一旁觀條件；當(dāng)演員互相扔球而球會(huì)有時(shí)朝向被試扔來(lái)時(shí)，為社會(huì)交往互動(dòng)條件。這里代表鏡像神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)的指標(biāo)為在頭皮c3、C4、cz電極點(diǎn)(被認(rèn)為反映了感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層sensorimotorcodex的放電活動(dòng))的mu波抑制(mu wavesuppression)情況。結(jié)果顯示，mu波抑制在社會(huì)交往，互動(dòng)條件下最大，反映了鏡像神經(jīng)系統(tǒng)最為活躍；其次是社會(huì)交往，旁觀條件，最后為無(wú)社會(huì)交往條件。
最近Pfeifer等(2008)的研究考察了兒童在觀察或模仿他人表情時(shí)的鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)激活程度和兒童在人際關(guān)系能力量表(interpersonal competence scale ICS)得分的相關(guān)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在模仿他人表情時(shí)，額下回、左側(cè)杏仁核及雙側(cè)腦島的激活程度和兒童的人際關(guān)系能力顯著相關(guān)。該結(jié)果從發(fā)展的角度表明社會(huì)交往，至少在社會(huì)人際關(guān)系方面，和鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的功能有著密切聯(lián)系。
鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)在社會(huì)交往中的重要作用也可以從對(duì)孤獨(dú)癥的研究中得到支持。由于孤獨(dú)癥的核心癥狀是社會(huì)認(rèn)知功能障礙，因此有研究者認(rèn)為和社會(huì)認(rèn)知密切相關(guān)的鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)可能在孤獨(dú)癥患者上活動(dòng)異常(Williams etal，2001；Iaeoboni et al，2006；Oberman＆Ramaehandran，2007)。Depratto等(2005)發(fā)現(xiàn)，即使在控制了模仿能力、智商等因素后，和控制組相比，孤獨(dú)癥患者在模仿他人表情時(shí)鏡像神經(jīng)系統(tǒng)激活并不顯著，而且其癥狀嚴(yán)重程度和鏡像神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)。Oberman等(2005)以mu波抑制為指標(biāo)的研究也發(fā)現(xiàn)相比于控制組，孤獨(dú)癥患者在觀察他人手部運(yùn)動(dòng)時(shí)沒(méi)有表現(xiàn)出顯著的mu波抑制。Hadjikhani等(2006)考察了孤獨(dú)癥患者在大腦結(jié)構(gòu)方面的異常，其發(fā)現(xiàn)ASD患者M(jìn)NS系統(tǒng)的灰質(zhì)有顯著減少。同時(shí)，如額下回(IFG)、頂下小葉(IPL)和顳上溝(STS)等傳統(tǒng)MNS區(qū)域的大腦皮層厚度和孤獨(dú)癥癥狀嚴(yán)重程度為負(fù)相關(guān)。以上這些來(lái)自功能及結(jié)構(gòu)成像的證據(jù)也再次支持了鏡像神經(jīng)系統(tǒng)在社會(huì)交往中的重要作用。
4 小結(jié)及展望
鏡像神經(jīng)系統(tǒng)的核心特征是通過(guò)相應(yīng)腦區(qū)的激活建立內(nèi)部的行為表征從而“親身經(jīng)歷”其觀察到的他人行為來(lái)實(shí)現(xiàn)理解他人行為、意圖、情緒等功能，而且在模仿、語(yǔ)言理解、社會(huì)交往等方面起著重要作用。在鏡像神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上，也從額下回…-頂下小葉一顳上溝等和動(dòng)作理解相關(guān)的區(qū)域擴(kuò)展到共情涉及的腦島、前扣帶回皮層、杏仁核等腦區(qū)。雖然目前以鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)為視角的研究數(shù)量增長(zhǎng)迅速并取得了一系列穩(wěn)定的研究發(fā)現(xiàn)，但該領(lǐng)域仍有一些有待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
首先，鏡像神經(jīng)系統(tǒng)雖然為心理理論獲得的模仿論提供了重要的證據(jù)，即我們?cè)谟^察他人行為時(shí)進(jìn)行的居身模仿使得我們能夠較為自動(dòng)化地理解他人行為的意圖而不是通過(guò)概念性的推理，但目前尚未有研究直接驗(yàn)證推理他人的心理狀態(tài)涉及了鏡像神經(jīng)系統(tǒng)的激活。已有的研究明確地發(fā)現(xiàn)推測(cè)他人內(nèi)在的心理狀態(tài)或意圖的神經(jīng)機(jī)制涉及了內(nèi)側(cè)前額葉(MPFC)(Amodio&Frith，2006；Lieberman，2007)，但在以鏡像神經(jīng)系統(tǒng)為考察對(duì)象的共情或推測(cè)他人行為意圖的研究中卻并未發(fā)現(xiàn)MPFC的激活，這提示著觀察者或模仿者雖然在對(duì)動(dòng)作進(jìn)行內(nèi)在表征并模仿，但這些并不一定保證觀察者理解他人的心理狀態(tài)，特別是鏡像神經(jīng)系統(tǒng)多在觀察外界行為時(shí)激活，那么當(dāng)沒(méi)有外顯行為時(shí)我們?nèi)绾瓮茰y(cè)他人的信念呢?另外目前的MNS涉及的動(dòng)作意圖理解尚是比較簡(jiǎn)單和具體的視覺(jué)刺激，而當(dāng)推測(cè)他人的意圖或信念需要抽象的或語(yǔ)言代表的刺激時(shí)，MNS的反應(yīng)又將如何呢?這些都是鏡像神經(jīng)系統(tǒng)研究需要解決的問(wèn)題。
【摘要】
目的： 探討切割穹隆海馬傘海馬中具有誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元分化生物活性的83 ku差異蛋白的組成成分及其功能。 方法： 切割SD大鼠穹隆海馬傘后14 d海馬進(jìn)行非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳(Native PAGE)，應(yīng)用電噴霧質(zhì)譜分析、蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)和文獻(xiàn)分析等方法對(duì)83 ku差異蛋白進(jìn)行檢測(cè)和功能分析。 結(jié)果： 質(zhì)譜分析找到了17組肽段，這些蛋白按照其功能可以分為：細(xì)胞骨架蛋白、參與代謝的酶、信號(hào)傳遞、蛋白降解、氧化應(yīng)激、神經(jīng)遞質(zhì)運(yùn)輸、突觸形成、功能未知蛋白。結(jié)論： 切割穹隆海馬傘海馬83 ku差異蛋白可以通過(guò)參與Rho信號(hào)通路，調(diào)控神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元分化。
【關(guān)鍵詞】 83 ku蛋白； 切割穹隆海馬傘； 海馬； 非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳； 質(zhì)譜分析
［Abstract］ Objective: To explore the ingredients and functions of the active 83 ku proteins inducing NSCs to differentiate into neurons from the fimbria/fornix transected hippocampus.Methods： The SpragueDawley rats′ hippocampi on the 14th day after fimbria/fornix transection were used for NativePAGE. Electrospray ionization mass spectrometry，protein data bank and bibliometrics were applied to identify the 83 ku proteins and analyze their functions. Results： Mass spectrometry analysis of 83 ku protein found 17 groups of peptides which were pided into several functional groups：cytoskeletal protein，enzyme in metabolism，signal transduction，protein degradation，oxidative stress，neurotransmitter transport，synapse formation and unknown function protein etc. Conclusion： 83 ku proteins in the fimbria/fornix transected hippocampus may regulate the differentiation of NSCs into neurons via Rho pathway.
［Key words］ 83 ku protein； fimbria/fornix transection； hippocampus； Native PAGE； mass spectrometry analysis
神經(jīng)干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)為中樞神經(jīng)損傷、退行性疾病以及腦腫瘤等的治療提供了新思路，但其臨床應(yīng)用還要解決如何誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞遷移及分化等問(wèn)題。我們近期的研究［1，2］觀察到，移植至切割穹隆海馬傘側(cè)海馬齒狀回中遷移的神經(jīng)干細(xì)胞密度明顯大于正常側(cè)海馬中遷移的密度，在切割側(cè)移植的神經(jīng)干細(xì)胞更易于向神經(jīng)元分化；在體外細(xì)胞培養(yǎng)中，切割穹隆海馬傘的海馬提取液也比正常海馬提取液更能促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元和AChE陽(yáng)性神經(jīng)元分化［3］。在非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳(Native PAGE)83 ku蛋白膠條與神經(jīng)干細(xì)胞共培養(yǎng)，證實(shí)該差異蛋白能夠誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元分化，在此基礎(chǔ)上［4］，本研究進(jìn)一步應(yīng)用質(zhì)譜分析探討83 ku差異蛋白的組成成分及其功能。
1 材料和方法
1.1 切割大鼠穹隆海馬傘
取220～250 g成年SD大鼠10只（南通大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供），參照Paxinos圖譜確定雙側(cè)穹隆海馬傘的切割范圍，按文獻(xiàn)［2］方法進(jìn)行雙側(cè)穹隆海馬傘切割，然后按性別分籠飼養(yǎng)。
1.2 Native PAGE
術(shù)后14 d取雙側(cè)海馬組織制成勻漿，進(jìn)行蛋白定量，然后將蛋白質(zhì)濃度稀釋調(diào)整為3 μg／μl后分裝，凍存于-70℃冰箱中備用。按文獻(xiàn)［5］方法進(jìn)行NativePAGE電泳，選取部分膠條進(jìn)行考馬斯亮藍(lán)染色、脫色。
1.3 電噴霧質(zhì)譜分析（electrospray ionization mass spectrometry，ESIMS）
根據(jù)染色、脫色后凝膠顯示的83 ku差異蛋白條帶位置，切取切割穹隆海馬傘后14 d海馬組織蛋白膠條［6］，用胰蛋白酶水解20 h后，放入美國(guó)Finnigan公司生產(chǎn)的LCQ DECA XP plus質(zhì)譜儀中進(jìn)行ESIMS分析，采用微量電噴霧的進(jìn)樣方式，毛細(xì)管溫度為170℃，柱面積為0.15 mm×0.15 mm(RPC18)，正離子檢測(cè)。
利用Finnigan公司系統(tǒng)中的SEQUEST檢索程序，檢索IPI HUMAN 數(shù)據(jù)庫(kù)（人類蛋白質(zhì)組，HUPO提供）。檢索條件設(shè)置為：當(dāng)電荷為＋1時(shí)，Xcorr≥1.9；當(dāng)電荷為＋2時(shí)，Xcorr≥2.2；當(dāng)電荷為＋3時(shí)，Xcorr≥3.75；同時(shí)設(shè)定匹配肽段間ΔCn≥0.1，蛋
氨酸可變修飾16.00。
1.4 蛋白功能分析
質(zhì)譜分析檢索后得到的蛋白質(zhì)輸入PubMed（ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?CMD=search&DB=PubMed）進(jìn)行蛋白質(zhì)功能文獻(xiàn)分析。
2 結(jié)果
通過(guò)電噴霧質(zhì)譜分析，在不同的時(shí)間點(diǎn)共鑒定到70組蛋白肽段（圖1），經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)匹配，確定其中17種蛋白成分，搜索蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)和文獻(xiàn)檢索結(jié)果如表1。表1 切割穹隆海馬傘后14 d海馬組織83 ku蛋白名稱與相關(guān)功能，Tab 1 Name and related function of 83 ku proteins in rats′ hippocampus on the 14th day after fimbriafornix transection（略）
NDRG2b2Nmyc下游調(diào)節(jié)基因1的相關(guān)蛋白屬于分化相關(guān)基因NDRG2亞型，涉及神經(jīng)元的分化，分布集中在生長(zhǎng)錐上。受醛固酮誘導(dǎo)，可以激活Ras級(jí)聯(lián)系統(tǒng)，可能在鹽皮質(zhì)激素的信號(hào)傳導(dǎo)中有重要作用［9］。6Profilin 2（Pfn2）原肌動(dòng)蛋白抑制蛋白與肌動(dòng)蛋白結(jié)合，影響細(xì)胞骨架的結(jié)構(gòu)。在高濃度的時(shí)候，阻止肌動(dòng)蛋白的聚合，而低濃度時(shí)加強(qiáng)肌動(dòng)蛋白的聚合。還可以結(jié)合PIP2，阻止IP3和DG的生成［10］。PIIa是腦內(nèi)特異性的Profilin，在神經(jīng)分化的初期，RhoA/ROCK/PIIa介導(dǎo)軸突的形成和延伸［11］。
續(xù)表1
Tryptophan 5monooxgenase activation protein，zeta，eta polypeptide酪氨酸3/5單加氧酶活化蛋白ζ，η屬于1433蛋白家族成員，通過(guò)結(jié)合含有磷酸化絲氨酸的介導(dǎo)信號(hào)傳遞，調(diào)節(jié)細(xì)胞周期。11peroxiredoxin 2 （Prdx2）過(guò)氧化物酶2參與細(xì)胞內(nèi)氧化還原反應(yīng)，可以從硫氧還蛋白系統(tǒng)接受還原當(dāng)量，可消除代謝中產(chǎn)生的過(guò)量H2O2，在缺氧或腦損傷時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)H2O2參與NGF和TNFα的信號(hào)傳遞反應(yīng)［13］。12Similar to coactosinlike 1肌動(dòng)蛋白共結(jié)合蛋白1以Ca2+非依賴性的方式與絲狀肌動(dòng)蛋白結(jié)合，與肌動(dòng)蛋白解聚無(wú)關(guān)。13Ubiquitin Carboxylterminal hydrolase isozyme L1（Uchl1）泛素C末端水解酶的同工酶L1主要表達(dá)在腦內(nèi)神經(jīng)元中，在海馬和嗅球的再生神經(jīng)元中含量少，在衰老的垂體后葉多，屬于巰基蛋白酶，辨認(rèn)、水解泛素C末端甘氨酸肽鍵或者結(jié)合游離泛素，阻止它在溶酶體中的降解［14］。14Dimethylarginine DimethylaminohyDrolase 1（DDAH1）二甲基精氨酸的二甲基氨基水解酶參與NO的生成。15Rasrelated protein Rab3A（Rab3a）Ras相關(guān)蛋白R(shí)ab3A是突觸囊泡蛋白，作為神經(jīng)遞質(zhì)在胞吐作用中參與調(diào)解突觸囊泡融合，在皮質(zhì)杏仁核LTP和海馬CA1CA3突觸的LTP末期都是必需的［15］。1645 ku protein45 ku蛋白功能未明。17Rho GDP dissociation inhibitor(GDI) alpha（Gdi1）Rho蛋白的GDP解離抑制因子α抑制Rho蛋白smg p21s(ras p21like small GTPbinding proteins)蛋白的GDP解離、GTP結(jié)合。而smg p21s與小腦的發(fā)育成正相關(guān)，表達(dá)在神經(jīng)末梢［16］。
3 討論
本研究采用ESIMS檢測(cè)切割穹隆海馬傘后14 d的大鼠海馬83 ku差異蛋白膠條中的多肽，通過(guò)質(zhì)譜分析得到17種蛋白成分，這些蛋白按照其功能可以分為不同種類：細(xì)胞骨架蛋白、參與代謝的酶、信號(hào)傳遞、蛋白降解、氧化應(yīng)激、神經(jīng)遞質(zhì)運(yùn)輸、突觸形成、功能未知。參與信號(hào)傳導(dǎo)的蛋白種類最多，包括 GDIα，Prdx2，NDRG1 相關(guān)蛋白，Pfn2，酪氨酸3/5單加氧酶活化蛋白，Rab3a，Gdi1等，占蛋白肽段的41%，如其中的GDIα，NDRG1 相關(guān)蛋白，Rab3a，Gdi1可幫助機(jī)體啟動(dòng)損傷的激素應(yīng)激反應(yīng)、促進(jìn)蛋白合成［7］；在中樞神經(jīng)損傷后可促進(jìn)突觸的形成、突觸內(nèi)囊泡的運(yùn)輸?shù)葟亩{(diào)節(jié)神經(jīng)元分化；酪氨酸3/5單加氧酶活化蛋白、Prdx2參與磷酸化的信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程，與調(diào)節(jié)損傷后細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡有密切關(guān)系；Pfn2與軸突的生成和延伸相關(guān)，參與細(xì)胞骨架的生物合成。其次較多的為各種參與代謝反應(yīng)的蛋白，如參與糖代謝（Glx I）、氧化還原反應(yīng)（Prdx2）、神經(jīng)遞質(zhì)合成（DDAH1）、蛋白質(zhì)代謝（Crym）等的酶。還有細(xì)胞骨架蛋白：Actin、微管蛋白α1、肌動(dòng)蛋白共結(jié)合蛋白1，其中Actin、肌動(dòng)蛋白共結(jié)合蛋白1和Pfn2（肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白）是通過(guò)相互作用從而改變肌動(dòng)蛋白的穩(wěn)定性，影響軸突的生成及分支。最少的為參與蛋白降解（Uchl1）的蛋白。本次檢索中還有1個(gè)蛋白（表1中的“16”號(hào)）沒(méi)有查到相應(yīng)的功能，將有待繼續(xù)研究。
神經(jīng)元的發(fā)育過(guò)程中，經(jīng)歷了從分化、遷移、極化、定向生長(zhǎng)到與靶細(xì)胞建立突觸聯(lián)系的動(dòng)態(tài)過(guò)程，也涉及損傷后的修復(fù)和再生過(guò)程。神經(jīng)元突起末端的生長(zhǎng)錐感受細(xì)胞外生長(zhǎng)和導(dǎo)向信息，通過(guò)微管和微絲運(yùn)動(dòng)使細(xì)胞形成樹(shù)突和軸突，并不斷生長(zhǎng)、延伸或坍塌。這些突觸之間的聯(lián)系在神經(jīng)元自身和周?chē)?xì)胞活動(dòng)的作用下得到優(yōu)化，通過(guò)突觸的鞏固、突觸的消除、新突觸的形成，最終建立起成熟的神經(jīng)回路。其中神經(jīng)元軸突的生成是啟動(dòng)神經(jīng)干細(xì)胞遷移和向神經(jīng)元分化的第一步，體外海馬神經(jīng)元培養(yǎng)中剔除Pfn2基因?qū)嶒?yàn)中，發(fā)現(xiàn)RhoA/ROCK/PIIa調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白的穩(wěn)定性，參與海馬神經(jīng)元分化［11］。
RhoA屬于Rho家族鳥(niǎo)苷三磷酸酶(Rho GTPases)，是調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架運(yùn)動(dòng)的主要信號(hào)，細(xì)胞外生長(zhǎng)和導(dǎo)向因子(如Slit)首先通過(guò)細(xì)胞膜上相應(yīng)的受體(如Robo)啟動(dòng)Rho激酶，進(jìn)而通過(guò)坍塌反應(yīng)調(diào)節(jié)蛋白影響細(xì)胞骨架的重排。Rho GTPase能與GTP/GDP結(jié)合，以GDP結(jié)合和GTP結(jié)合兩種狀態(tài)存在，前者為非活化狀態(tài)，后者為活化狀態(tài)。Rho GTPase循環(huán)的調(diào)節(jié)有3類分子：嘌呤核苷酸交換因子(GEFs)、Rho酶活化蛋白(GAPs)和解離抑制因子(Rho GDIs)［17］。上游信號(hào)分子和受體通過(guò)激活上述3種分子調(diào)節(jié)Rho GTPase。與Rho GTPase和actin細(xì)胞骨架聯(lián)系的中間蛋白主要有：NWASP，Park，Rock和mDia。Rock是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，為Rho的作用分子，通過(guò)RhoA/ROCK/PIIa作用于profilin，調(diào)節(jié)actin聚合作用［18，19］。
在83 ku蛋白中除了Pfn2，還可觀察到GDIα，Actin，NDRG1相關(guān)蛋白，Tubulin，Similar to coactosinlike 1，Rab3a，Gdi1，7種蛋白都可參與上述Rho信號(hào)通路。由本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可推測(cè)，切割穹隆海馬傘后，這些蛋白通過(guò)相互的作用，可以啟動(dòng)神經(jīng)干細(xì)胞向損傷部位遷移、向神經(jīng)元分化，Rho信號(hào)通路參與其中調(diào)節(jié)神經(jīng)軸突再生。如何有效地調(diào)控Rho信號(hào)通路，促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞分化為神經(jīng)元，減少細(xì)胞死亡，改善中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后功能的恢復(fù)，還有待進(jìn)一步研究。 參考文獻(xiàn)
［1］金國(guó)華，張新化，田美玲，等．大鼠海馬內(nèi)移植神經(jīng)干細(xì)胞的存活和遷移［J］．神經(jīng)解剖學(xué)雜志，2003，19(4)：378-382.
［2］張新化，金國(guó)華，秦建兵，等．穹隆海馬傘切割側(cè)海馬對(duì)植入神經(jīng)干細(xì)胞分化為神經(jīng)元的影響［J］．神經(jīng)解剖學(xué)雜志，2004，20(4)：360-364.
［3］金國(guó)華，張新化，田美玲，等．穹隆海馬傘切割側(cè)海馬提取液對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞分化為神經(jīng)元的促進(jìn)作用［J］．解剖學(xué)報(bào)，2004，35(2)：137-141.
［4］張蕾，金國(guó)華，田美玲，等．切割海馬傘大鼠海馬中65 kD和83 kD差異蛋白誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞遷移和向神經(jīng)元分化的作用［J］．解剖學(xué)雜志，2006，29(3)：677-681.
［5］朱蕙霞，陳蓉，金國(guó)華，等．非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳在大鼠海馬組織蛋白分離中的應(yīng)用［J］．南通醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，23(4)：373-374.
［6］陳蓉，金國(guó)華，田美玲，等．海馬中56 kD蛋白誘導(dǎo)人神經(jīng)干細(xì)胞遷移的作用［J］．神經(jīng)解剖學(xué)雜志，2005，21(4)：372-276．
［7］Ishizaki H，Miyoshi J，Kamiya H，et al．Role of rab GDP dissociation inhibitor alpha in regulating plasticity of hippocampal neurotransmission［J］．Proc Natl Acad Sci USA，2000，97(21)：11587-11592．
［8］Arlotta P， Molyneaux BJ， Chen J，et al．Neuronal subtypespecific genes that control corticospinal motor neuron development in vivo［J］．Neuron，2005，45(2):207-221.
［9］Boulkroun S，F(xiàn)ay M，Zennaro MC，et al．Characterization of rat NDRG2(NMyc downstream regulated gene 2)，a novel early mineralocorticoidspecific induced gene［J］．J Biol Chem，2002，277(35)：31506-31515．
［10］Witke W， Sutherland JD， Sharpe A， et al. Profilin I is essential for cell survival and cell pision in early mouse development［J］. Proc Natl Acad Sci USA，2001，98(7)：3832-3836．
［11］Da Silva JS， Medina M， Zuliani C， et al. RhoA/ROCK regulation of neuritogenesis via profilin IIamediated control of actin stability［J］. J Cell Biol，2003，162(7):1267-1279.
［12］Chen F， Wollmer MA， Hoerndli F， et al. Role for glyoxalase I in Alzheimer′s disease［J］. Proc Natl Acad Sci USA，2004，101(20)：7687-7692.
［13］Willis D， Li KW， Zheng JQ， et al. Differential transport and local translation of cytoskeletal， injuryresponse， and neurodegeneration protein mRNAs in axons［J］. J Neurosci，2005，25(4)：778-791.
［14］Lombardino AJ，Li XC，Hertel M，et al．Replaceable neurons and neurodegenerative disease share depressed UCHL1 levels［J］．Proc Natl Acad Sci USA，2005，102(22)：8036-8041．
［15］Huang YY， Zakharenko SS， Schoch S， et al. Genetic evidence for a proteinkinaseAmediated presynaptic component in NMDAreceptordependent forms of longterm synaptic potentiation［J］. Proc Natl Acad Sci USA， 2005， 102(26):9365-9370.
［16］Araki S， Kikuchi A， Hata Y， et al. Regulation of reversible binding of smg p25A， a ras p21like GTPbinding protein， to synaptic plasma membranes and vesicles by its specific regulatory protein， GDP dissociation inhibitor［J］. J Biol Chem，1990， 265(22):13007-13015.
［17］王軍，楊獻(xiàn)光，侯成千，等．Rho蛋白調(diào)控分子機(jī)理研究進(jìn)展［J］.河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，36(3):101-104.
【摘要】 目的 消除刺激偽跡，以揭示DBS的作用機(jī)制。方法 Spike 2系統(tǒng)特有的生物信號(hào)處理功能，綜合使用數(shù)字濾波、雙窗口電位與信號(hào)波形鑒別方法消除刺激偽跡。結(jié)果 經(jīng)刺激偽跡消除處理可以清楚顯示腦內(nèi)高頻刺激期內(nèi)神經(jīng)元的放電活動(dòng)的變化。結(jié)論 我們的方法可有效地清除刺激偽跡。
【關(guān)鍵詞】 深部腦刺激;刺激偽跡;大鼠
Abstract: Objective The research aims to remove the stimulus artifact， and to explore the mechanism of deep brain stimulation. Methods Through using the functions of digital filter， spike waveform detection and potential filter in two windows performed by the Spike 2 system， the stimulus artifact was eliminated.Results The change of neural discharge activities during deep brain stimulation could be revealed clearly.Conclusions The method can be effectively used in the stimulus artifact removal.
Key words:deep brain stimulation; stimulus artifact; rat
自從1987年法國(guó)著名的神經(jīng)外科學(xué)專家Benabid教授成功地應(yīng)用丘腦腹內(nèi)側(cè)核(VIM)高頻刺激治療帕金森病(PD)以來(lái)，靶點(diǎn)為VIM，內(nèi)側(cè)蒼白球(PGI)或丘腦底核(STN)的深部腦刺激(deep brain stimulation，DBS) 已經(jīng)成為國(guó)際功能神經(jīng)外科治療PD首選方法[1，2] 。人們也嘗試用DBS治療中樞性疼痛[3]、癲癇[4，5]等疾病，甚至用于戒毒和肥胖癥[6]的治療。但由于強(qiáng)大的刺激偽跡掩蓋了刺激對(duì)神經(jīng)元放電活動(dòng)的影響，人們是通過(guò)刺激的后作用和對(duì)遠(yuǎn)隔神經(jīng)遞質(zhì)釋放的影響來(lái)間接分析DBS的機(jī)制。有人認(rèn)為DBS的直接作用是抑制，但也有學(xué)者認(rèn)為是興奮作用。至今DBS的機(jī)制仍在爭(zhēng)議中尚無(wú)定論。這也限制了這一方法應(yīng)用的拓展。本文基于Spike 2系統(tǒng)特有的生物信號(hào)處理功能，綜合使用雙窗口電位鑒別、數(shù)字濾波和信號(hào)波形鑒別方法消除刺激偽跡，以揭示DBS的作用機(jī)制。
1 材料和方法
1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
成年雄性Sprague-Dawley大鼠，體重250～300 g(遼寧醫(yī)學(xué)院動(dòng)物中心提供)。大鼠在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下飼養(yǎng)，室溫20～25 ℃，24 h晝夜循環(huán)光照，自由攝食飲水。
1.2 電刺激及記錄
大鼠經(jīng)20%氨基甲酸乙酯(0.8 mL/100g)腹腔麻醉后，置于腦立體定位儀上。行常規(guī)開(kāi)顱手術(shù)，剝除硬腦膜，并行小腦延髓池引流，降低顱內(nèi)壓，防止腦疝。
細(xì)胞外記錄采用微電極拉制儀(美國(guó)STOELTING公司)自行拉制的單管玻璃微電極。電極尖端直徑3/1和放電穩(wěn)定的神經(jīng)元進(jìn)行記錄。在進(jìn)行電刺激前每一單位需記錄2～3 min的基礎(chǔ)放電。核團(tuán)電刺激采用A320R隔離刺激器(美國(guó)WPI公司)經(jīng)同心圓電極輸出。電刺激參數(shù)為：頻率(20～200 )Hz，刺激強(qiáng)度0.4 mA，波寬0.06 ms，刺激時(shí)程5 s。
1.3 組織學(xué)檢測(cè)
在每一次電生理學(xué)記錄完畢后，經(jīng)微電極電泳滂胺天藍(lán)(-20 μA，15 min)標(biāo)記記錄部位，刺激部位采用直流電損毀法標(biāo)記。大鼠用含4%多聚甲醛的0.1 M磷酸緩沖液經(jīng)頸動(dòng)脈灌流固定后，立刻斷頭取腦，放入相同固定液中浸泡4 h，再將腦組織移入30%的蔗糖磷酸緩沖液(pH7.4)至沉底后行冠狀冰凍切片，片厚30 μm。焦油紫染色。光鏡下觀察，僅取記錄和刺激部位均正確的資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
1.4 數(shù)據(jù)分析
為了分析刺激期內(nèi)神經(jīng)元對(duì)刺激的反應(yīng)，在在線分析的基礎(chǔ)上，我們應(yīng)用Spike2系統(tǒng)對(duì)神經(jīng)元的放電活動(dòng)進(jìn)行離線信號(hào)處理以消除刺激偽跡，然后做刺激直方圖處理。首先用數(shù)字濾波(100～10 000 Hz)進(jìn)一步消除干擾信號(hào)，然后采用雙窗口電位鑒別功能對(duì)神經(jīng)元放電波形進(jìn)行電位和波形鑒別，最后根據(jù)篩選出的神經(jīng)元鋒電位作刺激直方圖處理(圖1)。
2 結(jié) 果
實(shí)驗(yàn)觀察了不同頻率電刺激(20、50、100、130、200 Hz)STN對(duì)大鼠丘腦束旁核(PF)神經(jīng)元自發(fā)放電活動(dòng)的影響。結(jié)果顯示刺激頻率低于100 Hz時(shí)，多數(shù)神經(jīng)元無(wú)明顯反應(yīng);刺激頻率大于100 Hz時(shí)，大多數(shù)神經(jīng)元呈興奮反應(yīng)，放電頻率明顯加快。圖2為一個(gè)PF神經(jīng)元對(duì)不同頻率STN刺激反應(yīng)的序列密度直方圖。圖2A未做刺激偽跡消除處理，刺激期內(nèi)神經(jīng)元的放電活動(dòng)無(wú)法觀察;圖2B做了刺激偽跡消除處理;從圖中可以清楚地觀察到，刺激頻率為20 Hz時(shí)，神經(jīng)元對(duì)刺激無(wú)反應(yīng);當(dāng)刺激頻率大于50 Hz時(shí)，刺激期間神經(jīng)元的放電活動(dòng)就明顯增加;刺激停止后，這種興奮作用還要持續(xù)一定時(shí)間，但興奮作用較刺激期內(nèi)明顯減弱。
3 討 論
雖然DBS治療PD取得了可喜的成績(jī)，但這一技術(shù)在功能神經(jīng)外科領(lǐng)域的拓展應(yīng)用仍受限，其原因主要是DBS的機(jī)制尚未確立，存在很大的爭(zhēng)議。以Benabid為代表的學(xué)者認(rèn)為高頻刺激對(duì)所刺激的神經(jīng)元是抑制作用，可能是由于去極化阻滯或神經(jīng)遞質(zhì)的耗竭所致[7];另外一些學(xué)者認(rèn)為是興奮了抑制性神經(jīng)通路所致[8，9]。這些分歧的根源在于腦內(nèi)刺激的部位與記錄神經(jīng)元放電活動(dòng)的部位相距很近，較強(qiáng)的刺激偽跡幾乎完全掩蓋了弱小的神經(jīng)元放電，不能觀察刺激期內(nèi)神經(jīng)元放電活動(dòng)的變化。大多數(shù)對(duì)刺激作用的觀察都為刺激的后作用。有人試圖采用不同的刺激隔離器以阻斷刺激偽跡但效果不佳。隨著實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、記錄儀器和導(dǎo)線的設(shè)置，以及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物狀態(tài)的變化，刺激偽跡的強(qiáng)度和波形都要發(fā)生變化，致使常規(guī)的消除刺激偽跡的方法難以把神經(jīng)元的鋒電位從偽跡中分離出來(lái)。本實(shí)驗(yàn)利用Spike2生物信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)記錄的結(jié)果進(jìn)行離線處理。首先對(duì)記錄到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，其主要目的是濾除交流電等干擾，然后采用雙窗口電位鑒別，即通過(guò)分別設(shè)置正向波和負(fù)向波上限和下限電位的方法鑒別鋒電位波形，將神經(jīng)元的鋒電位成功地從刺激偽跡中分離出來(lái)，再根據(jù)鋒電位的波形做刺激直方圖處理。這樣就可以直接觀察到刺激過(guò)程中神經(jīng)元的放電活動(dòng)。我們的方法有益于揭示DBS的機(jī)制，以拓展這一技術(shù)的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
1] Benabid A L. Deep brain stimulation for Parkinsons disease[J].Curr Opin Neurobiol，2003，13(6):696-706.
[2] Kern D S，Kumar R.Deep brain stimulation [J]. Neurologist，2007，13(5):237-252.
[3] Franzini A，Leone M，Messina G，et al.Neuromodulation in treatment of refractory headaches [J].Neurol Sci，2008，29 Suppl 1:S65-68.
[4] Ben-Menachem E.Outcomes remain ambivalent for deep brain stimulation and epilepsy [J].Epilepsy Curr，2008，8(5):121-123.
[5] Halpern C H，Wolf JA，Bale TL，et al.Deep brain stimulation in the treatment of obesity[J]. J Neurosurg，2008，109(4):625-634.
[6] Ellis T L，Stevens A.Deep brain stimulation for medically refractory epilepsy[J].Neurosurg Focus，2008，25(3):E11.
[7] Benabid AL，Deuschl G，Lang AE，et al.Deep brain stimulation for Parkinsons disease [J].Mov Disord，2006，21 Suppl 14:S168-170.
神經(jīng)退行性疾病(ND)是一組以原發(fā)性神經(jīng)元變性為基礎(chǔ)的慢性進(jìn)行性神經(jīng)系統(tǒng)疾病。該類疾病主要包括阿爾茨海默氏病(AD)、帕金森病(PD)、Huntington舞蹈病(HD)、腦缺血缺氧所致神經(jīng)元變性等。研究發(fā)現(xiàn)，ND由多種不同原因?qū)е拢ㄉ窠?jīng)元或神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞不能提供充分的營(yíng)養(yǎng)、軸突傳遞功能受損、谷氨酸受體活性過(guò)高、活性氧(ROS)水平過(guò)高、線粒體能量產(chǎn)生減少、折疊錯(cuò)誤的蛋白質(zhì)形成增加或降解不充分、炎癥過(guò)程、特殊蛋白質(zhì)的產(chǎn)生等因素［1］。雖然誘發(fā)這些疾病的病因和病變部位不盡相同，但它們都有一個(gè)共同的特征，即發(fā)生神經(jīng)元的退行性病變和凋亡。隨著醫(yī)學(xué)進(jìn)步及生活條件的提高，出現(xiàn)人口老齡化，退行性疾病給個(gè)人、家庭和社會(huì)帶來(lái)越來(lái)越沉重的負(fù)擔(dān)。目前對(duì)ND的機(jī)制及治療已進(jìn)行了大量研究，但尚無(wú)有效成熟的方法和藥物來(lái)防治這種疾病。槲皮素是一種小分子藥物，可從多種天然植物及食物中獲取，無(wú)明顯毒性和不良反應(yīng)。研究結(jié)果亦顯示，槲皮素對(duì)神經(jīng)元具有保護(hù)作用，可明顯改善神經(jīng)退行性變動(dòng)物的記憶和行為能力，成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)，現(xiàn)將近年國(guó)內(nèi)外對(duì)槲皮素的神經(jīng)保護(hù)作用機(jī)制研究進(jìn)展綜述如下。
1槲皮素的化學(xué)結(jié)構(gòu)與功能
槲皮素是一種天然黃酮類化合物，其化學(xué)名為3，3''''，4''''，5，7－五羥基黃酮，分子式:C15H10O7，分子量302.23，多以苷的形式存在于某些植物的花、葉、果實(shí)中，如蘆丁(蕓香苷)、槲皮苷、金絲桃苷等。許多中草藥如槐米、紅棗、菟絲子、桑葉、銀杏葉、三七、金蕎麥等均含此成分［2］。槲皮素被認(rèn)為具有抗腫瘤、抗炎、抗氧化、改善內(nèi)皮功能、抗血小板聚集、提高人體免疫力等多種生物活性［2，3］。廣泛應(yīng)用于心血管、內(nèi)分泌、消化等多系統(tǒng)疾病的治療。近年來(lái)對(duì)其神經(jīng)保護(hù)作用的研究較多，其可能機(jī)制主要包括抗氧化應(yīng)激、抗炎作用、調(diào)節(jié)鈣穩(wěn)態(tài)以及增強(qiáng)突觸的發(fā)生和傳導(dǎo)等作用。
2槲皮素的神經(jīng)保護(hù)作用機(jī)制
2.1抗氧化應(yīng)激作用
氧化應(yīng)激是指機(jī)體在遭受各種有害刺激時(shí)，體內(nèi)高活性分子如ROS自由基和活性氮(RNS)自由基產(chǎn)生過(guò)多，氧化產(chǎn)物增加，抗氧化產(chǎn)物減少，氧化程度超出氧化物的清除，氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡，從而導(dǎo)致組織損傷。大量研究資料表明，在AD、PD、HD和衰老中，特定腦區(qū)的神經(jīng)元受到ROS攻擊，使細(xì)胞發(fā)生凋亡，進(jìn)而惡化直至神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)功能紊亂，最終發(fā)生ND。氧化應(yīng)激在ND細(xì)胞凋亡的發(fā)生、發(fā)展中起著重要作用［4］。槲皮素通過(guò)其抗氧化應(yīng)激效應(yīng)，從多途徑保護(hù)神經(jīng)元。
2.1.1清除自由基，抑制NO合成，減少誘導(dǎo)性一氧化氮合酶(iNOS)合成
我國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)，口服槲皮素可以減少高膽固醇飲食的老年小鼠大腦皮層神經(jīng)元ROS水平，恢復(fù)銅鋅超氧化物歧化酶活性，下調(diào)iNOS，與此同時(shí)還可以激活平滑肌磷酸酶激活性蛋白激酶(AMPK)，下調(diào)蛋白磷酸酶2C，從而激活小膠質(zhì)細(xì)胞，增加CD11b表達(dá)，AMPK的提高可以抑制核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB的表達(dá)從而減少大腦細(xì)胞的凋亡，槲皮素成為一種老年性神經(jīng)改變的潛在治療藥物［5］。ZhangZJ等［6］將槲皮素應(yīng)用于PC12細(xì)胞發(fā)現(xiàn)其可以抑制NO的合成，減少iNOS的過(guò)表達(dá)，并下調(diào)促炎性介質(zhì)基因的過(guò)度表達(dá)，從而達(dá)到保護(hù)神經(jīng)的作用。自由基是氧化應(yīng)激反應(yīng)中損傷蛋白質(zhì)及核酸的核心物質(zhì)，槲皮素清除自由基，下調(diào)ROS介導(dǎo)的下游通路，減少細(xì)胞損傷和凋亡，成為其保護(hù)神經(jīng)元的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
2.1.2上調(diào)還原型谷胱甘肽(GSH)水平，抑制谷氨酸的興奮性神經(jīng)毒性作用
GSH是由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸組成的一種三肽，參與體內(nèi)氧化還原過(guò)程，能和過(guò)氧化物及自由基結(jié)合，對(duì)抗氧化劑對(duì)巰基的破壞，保護(hù)細(xì)胞膜中含巰基的蛋白質(zhì)和含巰基酶［7］。ArredondoF等［8］發(fā)現(xiàn)，槲皮素不僅通過(guò)清除氧化自由基保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)，還通過(guò)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子核因子相關(guān)因子2(Nrf-2)的核轉(zhuǎn)移，顯著提高谷氨酸半胱氨酸連接酶催化亞基(GCLC)基因表達(dá)等途徑增加GSH的表達(dá)，從而保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)。RattanajarasrojS等［9］也證實(shí)，槲皮素可以抑制脂質(zhì)過(guò)氧化，恢復(fù)大鼠海馬神經(jīng)元GSH還原酶活性，減少β型類淀粉勝肽(25－35)聚合物對(duì)大鼠海馬神經(jīng)元的氧化應(yīng)激損傷，并發(fā)現(xiàn)其與17β雌二醇作用相當(dāng)。RiveraF等［10］在大腦中動(dòng)脈缺血大鼠模型中也得到了相似的結(jié)論，注射槲皮素的大鼠還原型GSH水平上升，局部水腫減輕，大腦皮層損傷減少。GSH具有抗氧化應(yīng)激作用，可以抑制谷氨酸的興奮性毒性，槲皮素通過(guò)此途徑增強(qiáng)其神經(jīng)保護(hù)作用。
2.1.3減少氧化應(yīng)激損傷，保護(hù)線粒體
在20世紀(jì)80年代即有學(xué)者證實(shí)槲皮素可以抗氧化應(yīng)激，抑制神經(jīng)元線粒體膜的脂質(zhì)過(guò)氧化，保護(hù)線粒體［11］。近年來(lái)對(duì)槲皮素保護(hù)神經(jīng)元線粒體作用的研究又有了進(jìn)一步發(fā)展。FrancoJL等［12］在對(duì)一種主要成分為槲皮素和香豆素、口山酮的化合物的分離比較研究中發(fā)現(xiàn)，在汞誘導(dǎo)損傷的小鼠大腦細(xì)胞中，只有槲皮素能夠減少由汞導(dǎo)致的線粒體活性抑制，減少GSH的氧化損傷，推測(cè)其是通過(guò)清除氧自由基，抑制線粒體內(nèi)過(guò)氧化氫酶的酶促反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。SilvaB等［13］發(fā)現(xiàn)，槲皮素可以減少自由基對(duì)線粒體膜的損傷，抑制線粒體膜的脂質(zhì)過(guò)氧化，調(diào)控線粒體膜的跨膜電位，從而減少神經(jīng)元的凋亡。另有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，口服槲皮素可以提高小鼠大腦細(xì)胞和肌肉細(xì)胞過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活子1α(PGC-1α)及沉默調(diào)節(jié)蛋白1(SIRT1)水平，增加線粒體DNA表達(dá)，從而保護(hù)線粒體，改善線粒體功能，小鼠運(yùn)動(dòng)耐量及自主運(yùn)動(dòng)也較安慰劑組增加，提示槲皮素對(duì)慢性神經(jīng)及肌肉病變具有治療作用［14］。
2.1.4抑制β-淀粉樣蛋白(Aβ)的氧化作用，下調(diào)其表達(dá)
Aβ分子量約4kD，是β淀粉樣蛋白前體蛋白(APP)的酶解產(chǎn)物，可由多種細(xì)胞分泌，在腦內(nèi)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞是其主要來(lái)源。Aβ可抑制線粒體酶的活性，通過(guò)氧化應(yīng)激效應(yīng)造成神經(jīng)元永久性損傷，在細(xì)胞基質(zhì)沉淀聚積后具有很強(qiáng)的神經(jīng)毒性作用，導(dǎo)致纖維原纏結(jié)，誘發(fā)突觸功能障礙及神經(jīng)元退行性變，是AD患者腦內(nèi)神經(jīng)元變性和死亡的主要原因，成為近年來(lái)主要的治療靶點(diǎn)之一［15－17］。槲皮素可以減少由Aβ導(dǎo)致的ROS堆積、抑制c-Jun氨基末端激酶(JNK)和絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶的活性，減少細(xì)胞凋亡［18］。文獻(xiàn)［9］證實(shí)，槲皮素可以抑制Aβ(25－35)介導(dǎo)的脂質(zhì)過(guò)氧化，恢復(fù)大鼠海馬神經(jīng)元GSH還原酶活性。An-sariMA等［19］亦發(fā)現(xiàn)，在體外培養(yǎng)的神經(jīng)元中低劑量(5、10μmol)的槲皮素可以顯著降低加入Aβ蛋白質(zhì)細(xì)胞的羰基化蛋白質(zhì)、3-硝基酪氨酸以及蛋白連接人嗜中性細(xì)胞彈性蛋白酶的含量，但是高劑量(20、40μmol)反而會(huì)增加這3種物質(zhì)的含量，提示小劑量的槲皮素更有利于抗氧化，而高劑量的槲皮素可能具有神經(jīng)毒性。同時(shí)低劑量的槲皮素也有利于保持神經(jīng)元的活力，抑制Aβ對(duì)細(xì)胞的促凋亡作用。HouY等［20］將一種銀杏提取物，即由槲皮素(4.8%)、山奈酚(3.9%)和異鼠李素(0.7%)組成的黃酮類復(fù)合物用于體外培養(yǎng)的Tg小鼠海馬神經(jīng)元，發(fā)現(xiàn)該復(fù)合物在濃度為50mg/mL時(shí)可以明顯降低低分子量及中等分子量的Aβ，并進(jìn)一步行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，用黃酮類復(fù)合物喂養(yǎng)小鼠4個(gè)月后進(jìn)行免疫組化，發(fā)現(xiàn)Aβ較對(duì)照組明顯降低。該實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，槲皮素同時(shí)具有促腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)分泌的作用，并呈劑量依賴關(guān)系;另一方面其可以通過(guò)激活為N-甲基-D-天冬氨酸受體(NMDA)促進(jìn)環(huán)腺苷酸應(yīng)答元件結(jié)合蛋白磷酸化。
2.2調(diào)節(jié)鈣穩(wěn)態(tài)，減少興奮性損傷
興奮性神經(jīng)毒性參與許多ND的發(fā)病，正常狀態(tài)下作為第二信使的鈣離子，在興奮毒性損傷時(shí)含量異常增高，導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能代謝的不可逆損傷，促進(jìn)了興奮毒性的發(fā)展。鈣超載導(dǎo)致線粒體去極化、降低神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子含量、催化一氧化氮合酶(NOS)導(dǎo)致NO過(guò)度生成，最終導(dǎo)致細(xì)胞損傷［21］。WuSN等［22］在2003年即證實(shí)槲皮素可以下調(diào)神經(jīng)元內(nèi)鈣離子水平，調(diào)節(jié)鈣穩(wěn)態(tài)，但該作用與環(huán)腺苷酸(cAMP)及三磷酸肌醇(IP3)水平無(wú)關(guān)，考慮其有獨(dú)特的作用途徑。近年來(lái)對(duì)其作用機(jī)制有了進(jìn)一步的研究。JungWY等［23］通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，口服槲皮素可以改善小鼠記憶功能，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，口服槲皮素(40mg/kg)的小鼠海馬趾組織中鈣調(diào)蛋白激酶Ⅱ(pCaMKⅡ)、磷酸化蛋白激酶B以及磷酸化環(huán)磷酸腺苷反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(pCREB)的表達(dá)均下調(diào)，推測(cè)其可能為抑制細(xì)胞鈣超載，保護(hù)海馬細(xì)胞的途徑之一。PandeyAK等［24］發(fā)現(xiàn)槲皮素可以通過(guò)調(diào)節(jié)酸敏感離子通道(ASIC1a)，減輕因缺血缺氧導(dǎo)致內(nèi)環(huán)境pH下降引起的鈣內(nèi)流，同時(shí)減少了鈣相關(guān)蛋白酶激活導(dǎo)致的膜收縮蛋白產(chǎn)物(SBDP)的產(chǎn)生。LeeBH等［25］研究發(fā)現(xiàn)槲皮素可以通過(guò)減少α9α10煙堿乙酰膽堿能受體表達(dá)，抑制乙酰膽堿受體通路的鈣內(nèi)流而減低細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平，該作用與乙酰膽堿濃度無(wú)關(guān)，但是當(dāng)細(xì)胞外鈣離子濃度下降后槲皮素的作用明顯減弱，提示槲皮素介導(dǎo)的鈣離子水平下降與鈣離子細(xì)胞外濃度密切相關(guān)。
2.3抑制炎性介質(zhì)表達(dá)，保護(hù)神經(jīng)元
炎癥反應(yīng)可以產(chǎn)生大量炎性細(xì)胞因子、自由基等，損傷神經(jīng)元，成為很多ND的病因之一。槲皮素可以通過(guò)抑制炎性介質(zhì)表達(dá)以及減少神經(jīng)元外周細(xì)胞炎性介質(zhì)的釋放以抑制神經(jīng)元的凋亡。ZhangZJ等［6］在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)槲皮素可以下調(diào)斑馬魚(yú)神經(jīng)元炎癥基因的過(guò)度表達(dá)，如IL-1β、TNF-α和環(huán)氧化酶2(COX-2)等。LuJ等［5］也發(fā)現(xiàn)，口服槲皮素可以通過(guò)減少老年小鼠NF-κB、P56的核轉(zhuǎn)移從而抑制多種促炎性介質(zhì)如IL-1β、IL-6和TNF-α等的表達(dá)而減少大腦細(xì)胞的凋亡。槲皮素除直接作用于神經(jīng)元，還可通過(guò)調(diào)節(jié)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的炎癥介質(zhì)表達(dá)以達(dá)到保護(hù)神經(jīng)元的作用。SharmaV等［26］發(fā)現(xiàn)，在星形膠質(zhì)細(xì)胞中，槲皮素一方面通過(guò)其抗氧化應(yīng)激效應(yīng)減少I(mǎi)L-1β誘導(dǎo)的ROS，提高體外培養(yǎng)的超氧化物歧化酶(SOD)及硫氧還原蛋白1(Trx1)的表達(dá);另一方面顯著減少I(mǎi)L-6、IL-8、干擾素誘生蛋白(IP-10)以及單核細(xì)胞化學(xué)吸引蛋白質(zhì)1(MCP-1)的產(chǎn)生，從而減少同一培養(yǎng)基中神經(jīng)元的凋亡。神經(jīng)小膠質(zhì)細(xì)胞的激活與炎癥反應(yīng)是導(dǎo)致PD的主要原因之一。有研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素也可以作用于小膠質(zhì)細(xì)胞，抑制因脂多糖刺激導(dǎo)致的IL-1β、TNF-α的過(guò)度表達(dá)，從而減少神經(jīng)元的凋亡［27］。
2.4調(diào)節(jié)突觸的發(fā)生和傳導(dǎo)
突觸的丟失與傳導(dǎo)速度下降與多種ND的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)，故而增加突觸和神經(jīng)的發(fā)生成為治療ND的靶點(diǎn)。很多研究報(bào)道槲皮素可以增加突觸再生及突觸傳導(dǎo)，但其機(jī)制尚未明確。HuP等［28］對(duì)鉛誘導(dǎo)損傷的成年大鼠齒狀回細(xì)胞進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)槲皮素組突觸的輸入輸出函數(shù)、成對(duì)脈沖反應(yīng)、興奮性突觸后電位(EPSP)以及群峰電位均較對(duì)照組提高，減輕了由鉛導(dǎo)致的突觸可塑性受損，對(duì)于認(rèn)知缺陷具有一定的治療作用。TchantchouF等［29］發(fā)現(xiàn)槲皮素可以顯著促進(jìn)海馬神經(jīng)元增殖，增加突觸再生，促進(jìn)CREB的磷酸鹽化，提高pCREB和BDNF水平。另一方面，槲皮素還可能通過(guò)抑制α-氨基羥甲基惡唑丙酸(AMPA)受體表達(dá)，減少谷氨酸介導(dǎo)的內(nèi)向電流，從而減少谷氨酸對(duì)于突觸的興奮性損傷。但槲皮素本身并不表現(xiàn)這種作用，只有與谷氨酸同時(shí)作用于細(xì)胞時(shí)才會(huì)出現(xiàn)［30］。半胱氨酸串聯(lián)蛋白(CSPα)是一種具有抗神經(jīng)退行性變的突觸小泡蛋白，是保守J蛋白家族的一員，XuF等［31］在體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)槲皮素可以促進(jìn)CSPα蛋白二聚體的形成，并存在濃度依賴性，有助于突觸的重塑與傳遞。但該實(shí)驗(yàn)并未發(fā)現(xiàn)槲皮素可以直接促進(jìn)突觸重塑和傳導(dǎo)，考慮可能與其他旁路途徑作用相關(guān)。
