在體光遺傳學-電生理相結合研究一側半球控制雙側上肢運動的腦功能重塑機制.pdf

1、背景:作為中樞神經(jīng)損傷后較為嚴重的后遺癥之一，上肢痙攣性癱瘓的治療方法及效果均有限。課題組前期研究發(fā)現(xiàn):通過改變周圍神經(jīng)通路增強同側神經(jīng)纖維對肢體的支配可以實現(xiàn)偏癱患者的健存大腦半球同時司管雙側上肢。但具體涉及到的神經(jīng)通路以及患肢運動功能恢復的動態(tài)中樞機制尚不明確。本課題使用Thy1-ChR2-EYFP轉(zhuǎn)基因小鼠建立腦外傷和健側頸七神經(jīng)根移位至患側頸七神經(jīng)根的模型，通過光遺傳學-電生理相結合的技術、行為學以及逆行跨多突觸的神經(jīng)示蹤技術，

2、研究癱瘓肢體運動功能恢復的中樞機制。該技術具有皮層定位及刺激精確可控、可重復性佳以及高效無創(chuàng)的不可替代優(yōu)勢，研究成果將有助于揭示一側皮層司管雙側上肢的動態(tài)重塑規(guī)律，為后續(xù)積極干預腦重塑，促進卒中、腦癱、腦外傷后遺癥的上肢功能恢復研究提供依據(jù)。
　　方法:我們建立了小鼠左側控制性皮層撞擊腦外傷(CCI)及健側頸七-患側頸七神經(jīng)根切斷及移位模型，術后通過滾軸實驗和階梯步行實驗檢測上肢運動功能的損傷及恢復情況，在體光遺傳學-電生理技術相

3、結合用于繪制正常小鼠初級運動皮層M1、前肢各肌肉代表區(qū)圖譜以及動態(tài)記錄術后不同時間點健側皮層刺激后雙側上肢各靶肌肉代表區(qū)位置及運動誘發(fā)電位(MEP)參數(shù)的變化。采用偽狂犬病毒PRV-Bartha株dsred自患肢頸七神經(jīng)根注射，連續(xù)冰凍切片及免疫組化觀察其在健側皮層的神經(jīng)元標記情況。
　　結果:左側CCI后，小鼠對側肢體在滾軸實驗和階梯步行實驗的評分均出現(xiàn)顯著的降低，對照組（CCI+雙側頸七切斷組以及單純CCI組）的評分在CCI后

4、1月內(nèi)均出現(xiàn)了一定程度的上升，但之后直至術后10個月對照組的患肢行為學評分未進一步恢復，而實驗組（CCI+健側頸七-患側頸七移位組）的患肢在術后5月時滾軸實驗的姿態(tài)、頭部姿勢以及前屈項目行為學評分開始好于對照組，至術后6個月時更為顯著且一直持續(xù)至術后10月。術后7月時患肢在滾軸實驗的提攜項目評分以及階梯步行實驗評分開始好于對照組，至術后8個月時更為顯著且一直持續(xù)至術后10月。而健側肢體功能僅在術后1月內(nèi)評分下降，術后1月恢復至術前并維持

5、至術后10月。我們通過光遺傳學方法繪制了轉(zhuǎn)基因小鼠M1圖譜，并發(fā)現(xiàn)前肢代表區(qū)由位于偏前方較小面積的代表區(qū)RFA（6±1個刺激位點，主要誘發(fā)出腕及趾活動）以及偏后方較大面積的代表區(qū)CFA（44±4個刺激位點，主要誘發(fā)出肩肘及部分腕活動）構成。術后4月以內(nèi)，右（?。﹤绕哟碳H能記錄到左（健）側肢體靶肌肉的MEP;術后5月時，右（健）側皮層刺激可以同時記錄到雙側肱三頭肌的MEP，且術后右（患）側肱三頭肌代表區(qū)逐漸縮小并向左（?。﹤入湃^肌代

6、表區(qū)匯聚;術后7月時，右（健）側皮層刺激可以同時記錄到雙側前臂伸肌群的MEP，且術后右（患）側前臂伸肌群代表區(qū)呈現(xiàn)出逐漸縮小并向左（健）側前臂伸肌群代表區(qū)匯聚的趨勢，而右（健）側皮層內(nèi)刺激始終無法誘發(fā)出右（患）側肱二頭肌的MEP。右（?。﹤绕哟碳ふT發(fā)出左（健）側肢體靶肌肉的代表區(qū)及波幅未見明顯變化。單純CCI組小鼠及CCI+雙側頸七神經(jīng)根切斷的小鼠的右（?。﹤绕釉诟鲿r間點均未發(fā)現(xiàn)被標記的神經(jīng)元，而CCI+健側頸七移位的小鼠在術后5月