帕金森病大鼠内侧苍白球对丘脑束旁核脑电活动调控及信号通路研究

The thalamus receives information from basal ganglia and controls motor output， which maybe play an important role in Parkinson Disease(PD).With an implanted microelectrode arrays in Parkinsonian rats, we recorded the single-unit and local field potential activities. The result showed the electrophysiological activity of internal globus pallidus （GPi, analogous to the rodent entopeduncular nucleus）and parafascicular thalamic nucleus(PF) had changes in firing rate and rhythm. We now hypothesis that those abnormal GPi firing will influence single spike firing in the pallidal receiving zone of thalamus, in turn, the abnormalities of low threshold calcium spike(LTS) in PF might influence thalamo-cortical connectivity in movement disorders.And to study the electrical activity alteration both GPi and PF and within their regulatory mechanism of calcium channel channel proteins, neurotransmitters and types of neurons. The research can be used to solve the therapy with the problems in PD.

新近的研究显示, 接受内侧苍白球信息输入的丘脑控制着运动的开启，可能在帕金森病（Parkinson Disease，PD) 病理中起着至关重要的作用。我们前期研究发现：脑内植入微电极的PD模型大鼠运动时，其内侧苍白球（internal globus pallidus，GPi，在大鼠为脚内核）和丘脑束旁核（parafascicular thalamic nucleus,PF）神经元的细胞外放电（单细胞放电和局部场电位）的频率或节律异常。在此基础上，提出了PD时基底核环路中多个位点的异常电活动在GPi整合后输出至PF，进而使PF神经元的低阈值钙锋电位异常，最终导致基底核-丘脑-皮层环路的信号传导异常的假设。目的是探索PD大鼠GPi对PF电活动调控的关键作用和PF神经元相关钙通道蛋白、神经递质及不同神经元类型可能的调控机制，解决PD治疗中所面临的问题。

帕金森病(Parkinson disease, PD)电生理上的病理特征是脑基底神经节-丘脑-皮层环路上出现各种异常电活动。用在体多通道记录技术经植入脑内的微电极阵列结合激光共聚焦显微技术，分析了PD大鼠清醒安静或运动状态下，丘脑束旁核、外侧苍白球、纹状体、主运动皮层和脚桥核等神经元细胞外单细胞放电（single unit or spike )和局部场电位（local field potential, LFP)的电活动及相关性，并从对应的形态学变化上进行了探索。结果如下：.实验技术的提高与完善：在记录动物清醒运动状态下神经元细胞外放电技术方面有了很大的提高，从信号采集位点的准确度，记录时间的长期性，信号分析软件的多样化以及同步记录脑内核团之间的相关性等方面有了长足的进展，建立了比较系统的实验体系。其中“一种多通道阵列微电极的制作模具及其工作方法”等技术获4项国家发明授权专利。.揭示丘脑束旁核与内侧苍白球在PD病理中的作用：在PD大鼠的丘脑束旁核（parafascicular thalamic nucleus ,PF） 记录到两类神经元， 二者放电率较正常大鼠有不同程度的降低；同时发现PF的LFP有异常频段出现，电刺激PF后大鼠脑电活动及行为呈现不同程度的改善。部分内容发表在Neuronscience(if,3.35),另有1篇已投稿。PF与内侧苍白球在PD状态下二者本阐明的同步性明显增加，PF起主导作用。已经完成博士、硕士毕业论文各1篇。部分结果在投稿之中。.阐明主运动皮层与脚桥核在PD时相关性病理特点：PD状态下主运动皮层（primary motor cortex,M1）三类神经元中只有椎体神经元呈现较正常大鼠放电率降低， 其余两类不变。结果已投稿。阐明PD 大鼠脑脚桥核(pedunculopontine nucleus PPN)自身病理特征及与 M1的相关性以及左旋多巴的治疗机制。2篇文章发表在Behavioural Brain Research（IF 3.0）.本研究证实了我们最初的研究假设，同时还对其不完善的地方加以校正，最终确立了丘脑（PF）纹状体通路在PD中起着更主导的作用。为下一步研究PF相关信号环路在PD的细胞和分子水平上的病理机制明确了方向，并奠定扎实的实验技术支持。.发表SCI论文4篇，中文核心期刊3篇，发明专利4项。