脊髓小脑后束神经元在模拟失重条件下对肌梭传入信息的整合及其机制的研究

中、长期航天飞行将导致人体下肢出现明显的肌肉-运动系统障碍，会严重影响宇航员的太空飞行时间和工作效率。以往研究提示失重后肌肉-运动系统的改变可能与肌梭的传入冲动变化有关，特别是与肌梭传入信息在中枢内的传递过程变化密切相关, 但具体机制尚不明确。脊髓小脑后束(DSCT)是肌梭传入信息向中枢投射的主要通路之一。DSCT的起始神经元是肌梭传入信息在中枢神经系统内最低水平的整合位点。已有实验证实，失重可使DSCT神经元敏感性增加。但失重后肌梭传入信息在DSCT神经元内的整合过程是否会发生改变，目前还未见报道。为此，本研究将采用电生理学方法并应用透射电镜及激光共聚焦扫描等技术，观察模拟失重后，DSCT神经元的结构和功能变化，分析这些改变对不同模式肌梭传入信息的整合过程的影响及其机理，为进一歩探明失重所致肌肉-运动系统改变的发生机制提供理论依据，为我国航天事业服务。

失重或模拟失重可导致下肢抗重力肌出现明显的肌肉萎缩。大量的研究结果提示，肌肉对微重力的适应性改变可能与神经运动系统的变化有关，但具体机制尚不清楚。肌梭一方面可以感受骨骼肌的长度、张力、运动方向、运动速度和速度变化率，产生相应的本体感觉，另一方面可以反射性的产生和维持肌紧张，并参与对随意运动的精细调节。研究资料表明，在失重或模拟失重条件下，肌梭的传入信息将减少，肌梭传入冲动的模式发生改变。此外，肌梭传入信息的中枢传递过程也发生明显的改变。目前关于失重对本体感觉信息传递过程的影响的相关研究已有很多，但多集中在采用反射论方法分析脊髓运动神经元的兴奋性，或采用精神物理学方法分析肢体运动觉相应皮层的认知功能等方面。关于失重条件下肌梭传入通路中肌梭传入信息分析整合过程的相关研究却很少。因此，本研究采用大鼠尾部悬吊法建立模拟失重动物模型，应用电生理学方法、免疫组织化学技术，观察模拟失重前、后大鼠中枢神经系统内肌梭传入冲动的主要靶位点-脊髓和脊髓小脑的功能变化。探讨脊髓和脊髓小脑在失重性肌萎缩发生中的作用及其可能机制，为进一歩探明失重性肌萎缩的发生机制提供理论依据。本项研究结果提示模拟失重可使肌梭传入通路中脊髓神经元的活动明显增强，而高频正弦波振动又可使肌梭传入通路中脊髓神经元的活动恢复至正常水平。在模拟失重条件下，随着肌梭传入信息的量和模式的改变，DSCT神经元的敏感性增加，DSCT神经元的功能发生了变化。模拟失重后脊髓小脑中间区Ⅲ、Ⅳ小叶内神经环路的活动发生了改变，进一步证实了模拟失重可以导致肌梭传入信息在高位中枢的分析整合过程发生了变化。模拟失重后神经营养因子NT-3和BDNF的量发生改变，提示神经营养因子参与到模拟失重脊髓功能改变的过程中，可能是脊髓突触传递效能改变的因素之一。