丙泊酚麻醉抑制工作記憶LFPs網(wǎng)絡(luò)和神經(jīng)元群體電活動(dòng)的研究.pdf

1、研究目的:
　　丙泊酚是臨床常用靜脈麻醉藥，丙泊酚麻醉對(duì)大腦認(rèn)知功能的影響是麻醉臨床關(guān)注的熱點(diǎn)。工作記憶是一類重要的認(rèn)知功能，前額葉皮層是工作記憶的關(guān)鍵腦區(qū)之一。本論文基于在體植入式微電極記錄的兩類不同模態(tài)神經(jīng)信號(hào):局部場(chǎng)電位(Local field potential，LFP)和動(dòng)作電位(Action potential，AP)，分析LFPs功能連接網(wǎng)絡(luò)特性和和神經(jīng)元群體的電活動(dòng)，研究丙泊酚麻醉對(duì)工作記憶的抑制機(jī)制，為臨床丙泊酚

2、麻醉提供理論支持。
　　研究方法:
　　1.實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為8-10周齡雄性SD大鼠14只，體重300-350g;
　　2.大鼠進(jìn)行Y迷宮工作記憶任務(wù)訓(xùn)練，直到連續(xù)三天平均正確率達(dá)到85％;
　　3.丙泊酚麻醉大鼠模型的制備:大鼠隨機(jī)分為兩組，丙泊酚組(n=7，麻醉劑量為0.9mg/kg·min尾靜脈注射丙泊酚2h)和對(duì)照組(n=7);
　　4.在大鼠前額葉皮層植入16通道微電極陣列，應(yīng)用在體植入式微電極陣列記錄

3、技術(shù)，記錄大鼠在Y迷宮工作記憶過(guò)程中前額葉皮層多通道神經(jīng)信號(hào)，從中獲取兩種不同模態(tài)神經(jīng)信號(hào):多通道LFPs和神經(jīng)元集群的動(dòng)作電位時(shí)空序列;
　　5.LFPs的時(shí)頻分析，獲取工作記憶的特征頻段;
　　6.研究丙泊酚麻醉對(duì)工作記憶LFPs的θ頻段、γ頻段功能連接網(wǎng)絡(luò)特性的抑制作用;
　　7.計(jì)算工作記憶參考點(diǎn)前2s的神經(jīng)元群體平均發(fā)放頻率，將高于平均頻率的神經(jīng)元募集為編碼工作記憶事件的神經(jīng)元集群。研究丙泊酚麻醉對(duì)工作記憶神

4、經(jīng)元群體集群電活動(dòng)和群體中每個(gè)神經(jīng)元電活動(dòng)的抑制作用。
　　研究結(jié)果:
　　1.劑量為0.9mg/kg· min，2h的丙泊酚麻醉后24、48、72h對(duì)大鼠Y迷宮工作記憶行為學(xué)影響的結(jié)果:與對(duì)照組比較，麻醉后24h丙泊酚組57％±5％，對(duì)照組90％±3％(p＜0.01);麻醉后48h丙泊酚組75％±4％，對(duì)照組91％±2％(p＜0.05);麻醉后72h:丙泊酚組88％±3％，對(duì)照組90％±3％(p＞0.05)。
　　2

5、.丙泊酚麻醉后24、48、72h對(duì)大鼠工作記憶LFPs特征分量的影響
　　大鼠在工作記憶任務(wù)過(guò)程中，LFPs能量曲線的峰值發(fā)生在工作記憶參考點(diǎn)前2s時(shí)間段內(nèi)，峰值前后各0.5s時(shí)段內(nèi)工作記憶LFPs的θ和γ頻段的能量明顯高于其它時(shí)間段(p＜0.05)。丙泊酚組與對(duì)照組結(jié)果相比，麻醉后24h:丙泊酚組LFPs的θ頻段能量峰值下降(p＜0.05)，γ頻段能量峰值顯著下降(p＜0.01);麻醉后48h:丙泊酚組LFPs的θ頻段能量下降(

6、p＜0.05)，γ頻段能量下降(p＜0.05);麻醉后72h兩組大鼠LFPs的θ頻段和γ頻段能量峰值無(wú)差異(p＞0.05)。
　　3.丙泊酚麻醉后24、48、72h對(duì)工作記憶LFPs功能連接的影響
　　麻醉后24h，LFPs的θ頻段分量DTF值:丙泊酚組為0.0082±0.0021，對(duì)照組為0.0162±0.0012(p＜0.01);LFPs的γ頻段分量DTF值:丙泊酚組為0.0032±0.0011，對(duì)照組為0.0122±0

7、.0013(p＜0.01)。麻醉后48h，LFPs的θ頻段分量DTF值:丙泊酚組為0.0140±0.0023，對(duì)照組為0.0165±0.0019(p＞0.05);LFPs的γ頻段分量DTF值:丙泊酚組為0.0065±0.0013，對(duì)照組為0.0119±0.0028(p＜0.01)。麻醉后72h，LFPs的θ頻段分量DTF值:丙泊酚組為0.0157±0.0029，對(duì)照組為0.0165±0.0014(p＞0.05); LFPs的γ頻段分量D

8、TF值:丙泊酚組為0.0117±0.0024，對(duì)照組為0.0121±0.0015(p＞0.05)。
　　4.丙泊酚麻醉后24、48、72h對(duì)工作記憶LFPs網(wǎng)絡(luò)特性的影響
　　(1)丙泊酚麻醉對(duì)工作記憶LFPs網(wǎng)絡(luò)連接密度D的影響:
　　麻醉后24h，LFPs的θ頻段分量:丙泊酚組為0.22±0.03，對(duì)照組為0.42±0.07(p＜0.01);LFPs的γ頻段分量:丙泊酚組為0.12±0.03，對(duì)照組為0.63±0.

9、05(p＜0.01)。麻醉后48h，LFPs的θ頻段分量:丙泊酚組為0.30±0.04，對(duì)照組為0.48±0.06(p＜0.05); LFPs的γ頻段分量:丙泊酚組為0.48±0.04，對(duì)照組為0.62±0.03(p＜0.05)。麻醉后72h，LFPs的θ頻段分量:丙泊酚組為0.41±0.02，對(duì)照組為0.47±0.05(p＞0.05);LFPs的γ頻段分量:丙泊酚組為0.61±0.05，對(duì)照組為0.63±0.04(p＞0.05)。

10、r>　　(2)丙泊酚麻醉對(duì)工作記憶LFPs網(wǎng)絡(luò)信息傳遞效率率Elobal的影響:
　　麻醉后24h，LFPs的θ頻段分量:丙泊酚組為0.57±0.02，對(duì)照組為0.62±0.04(p＞0.05);LFPs的γ頻段分量:丙泊酚組為0.24±0.02，對(duì)照組為0.72±0.06(p＜0.01)。麻醉后48h，LFPs的θ頻段分量:丙泊酚組為0.58±0.04，對(duì)照組為0.67±0.02(p＞0.05); LFPs的γ頻段分量:丙泊酚組

11、為0.49±0.07，對(duì)照組為0.73±0.02(P＜0.05)。麻醉后72h，LFPs的θ頻段分量:丙泊酚組為0.62±0.02，對(duì)照組為0.66±0.02(p＞0.05);LFPs的γ頻段分量:丙泊酚組為0.69±0.04，對(duì)照組為0.73±0.04(p＞0.05)。
　　5.丙泊酚麻醉后24、48、72h對(duì)工作記憶大鼠神經(jīng)元群體電活動(dòng)的影響
　　(1)丙泊酚麻醉對(duì)工作記憶神經(jīng)元集群頻率編碼的影響:
　　與對(duì)照組結(jié)

12、果相比，麻醉后24、48h丙泊酚組編碼工作記憶事件的神經(jīng)元集群個(gè)數(shù)顯著下降(p1＜0.01，p2＜0.05);麻醉后72h兩組無(wú)差異(p＞0.05)。
　　(2)丙泊酚麻醉對(duì)工作記憶神經(jīng)元群體中每個(gè)神經(jīng)元電活動(dòng)的影響:
　　與對(duì)照組結(jié)果相比，編碼工作記憶事件的神經(jīng)元集群中神經(jīng)元電活動(dòng)占神經(jīng)元群體比例在麻醉后24h:丙泊酚組為24.3％±4.7％，對(duì)照組為80.6％±13.5％(p＜0.01);麻醉后48h:丙泊酚組為48.6

13、％±11.2％，對(duì)照組為81.2％±11.4％(p＜0.05);麻醉后72h:丙泊酚組為78.3％±10.2％，對(duì)照組為82.6％±15.1％(p＞0.05)。
　　研究結(jié)論:
　　1.劑量為0.9mg/kg·min，2h的丙泊酚麻醉，在48h內(nèi)對(duì)大鼠工作記憶任務(wù)的執(zhí)行存在明顯抑制作用，72h后無(wú)抑制作用;
　　2.大鼠LFPs的θ(4-12 HZ)和γ頻段(30-60HZ)分量在編碼工作記憶過(guò)程起關(guān)鍵作用。劑量為0.

14、9mg/kg·min，2h的丙泊酚麻醉，在48h內(nèi)對(duì)LFPs的γ頻段特征分量抑制作用顯著，72h后無(wú)抑制作用;
　　3.LFPs的γ頻段分量功能連接在丙泊酚麻醉后48h內(nèi)被顯著抑制，72h后無(wú)抑制作用;而θ頻段分量的功能連接僅在丙泊酚麻醉后24小時(shí)內(nèi)被抑制;
　　4.丙泊酚麻醉后48h內(nèi)顯著抑制LFPs的θ和γ頻段網(wǎng)絡(luò)連接密度，72h后無(wú)抑制作用;
　　5.丙泊酚麻醉后48h內(nèi)顯著抑制LFPs的γ頻段分量的網(wǎng)絡(luò)信息傳遞