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NEWS客户文章 | EVO视讯:利用电生理技术揭示唤醒麻醉的关键神经环路
来源:任元蕊 日期:2025-02-28在手术后的护理过程中,确保患者能够迅速且平稳地从麻醉状态中苏醒至关重要。然而,由于生理机制在个体之间的差异,许多患者经历了延长的术后清醒时间,这不仅可能引发并发症,还常常导致患者在恢复室的停留时间增加。为了解决这一问题,临床实践中通常采用特定的物理刺激方式,例如轻声呼唤患者的姓名、轻拍其肩部以及施加疼痛刺激等,以一种简单而有效的方式促进患者的觉醒。尽管这些方法在临床应用中已经显示出一定效果,但其背后的深层次机制仍需进一步研究。
2025年1月22日,安徽医科大学第一附属医院疼痛科的王立奎主任医师团队在《Science Advances》上发表了题为“旁观者小鼠对麻醉同类的救助行为通过舌-脑连接促进觉醒”的研究成果。研究表明,旁观者小鼠对处于麻醉状态的小鼠表现出类似救助的舌头拖拽行为,这种行为通过舌-脑神经通路(舌→三叉神经中脑核的谷氨酸能神经元→蓝斑核)来促进麻醉小鼠的觉醒。
事实上,研究发现丘脑室旁核的谷氨酸能神经元与伏隔核壳之间的神经环路也能调控旁观者小鼠的救助行为。作者首先通过旷场实验评估旁观者小鼠对麻醉同伴的反应,结果显示当实验笼中存在麻醉小鼠时,旁观者小鼠在旷场中心区域的停留时间显著增加,这暗示了其对麻醉伙伴的特别关注,可能反映出社会认知与情感关注的过程。进一步的行为学分析表明,旁观者小鼠与麻醉小鼠之间的互动主要表现在嗅探、理毛、舔舐眼睛及舌头拖拽行为等方面,后者的发生频率更高且持续时间更长,显示出明显的行为特异性。
为了验证这一行为的神经生理基础,研究团队记录了自由活动小鼠的咬肌电图(EMG),确认旁观者小鼠确实实施了用舌头拖拽麻醉小鼠的行为,并且这一行为在神经肌肉活动模式上明显不同于常规的面部理毛行为。研究还发现,当麻醉小鼠的舌头被拖拽时,其身体和四肢表现出明显的抖动与震颤。基于此,研究人员提出,这种舌头拖拽行为可能与促进麻醉苏醒的神经机制密切相关。经过进一步的翻正反射测试和脑电记录,结果表明“舌头刺激”确实能有效促进麻醉小鼠的觉醒。
为深入探讨舌头疼痛刺激对麻醉苏醒的神经调控机制,研究者采用病毒示踪技术、组织透明化处理及免疫荧光标记技术对舌-脑神经通路进行了详细解析。通过注射逆行为示踪染料,研究人员追踪到了舌神经在大脑中的起源,观察到在三叉神经节及MTN脑区中有标记的神经元,并确认这些神经元负责对舌头的神经支配。
随后,作者进一步运用逆行跨突触的伪狂犬病毒注射来评估神经元的连接性,结果发现多个神经核中均出现了相关信号。为特异性标记MTN中投射到舌头的神经元,研究者通过不同病毒的注射,成功在MTN中检测到大量与谷氨酸能神经元标记特异性共定位的神经元。这些研究结果证实了“舌头→MTNGlu”这一神经回路的存在。
此外,通过c-Fos染色成像,研究人员发现麻醉小鼠的MTN和蓝斑核内c-Fos阳性神经元数量显著增加,暗示这些神经元在救助行为诱导的唤醒过程中被激活。电生理功能检测表明,相比于其他部位的刺激,舌部的刺激显著增强了蓝斑核内自发放电的活动。结合光遗传学与化学遗传学的干预,研究者证实了这些神经元在救助行为诱导的快速唤醒中起着关键作用。
总的来看,这些实验揭示了“救助行为”背后的神经环路机制:舌部的疼痛刺激通过特定激活“舌→MTNGlu→蓝斑核”的神经通路传递到大脑,从而促进麻醉小鼠的快速苏醒。
为了进一步了解旁观者小鼠在进行救助行为时大脑的状态,研究者使用c-Fos染色,对不同行为状态下的小鼠进行了分析,发现丘脑室旁核及伏隔核壳区也显著被激活。利用病毒示踪技术及钙成像技术,研究团队实时监测神经元钙活性的动态变化。结果表明,救助行为在PVTGlu神经元的钙活性上产生了显著变化,进一步探究该神经环路在救助行为中的作用价值,确认了其在救助行为中所扮演的关键角色。
在总结研究结果后,作者指出,NAcSh内的D1型多棘神经元在调节旁观者小鼠救助行为中起着不可或缺的作用,而D2型多棘神经元则未对救助行为产生显著影响。综上所述,该研究深入探讨了舌部疼痛刺激通过“舌→MTNGlu→蓝斑核”的神经通路在促进麻醉小鼠觉醒中的关键作用,同时揭示了“PVTGlu→NAcSh→D1-MSN”这一复杂神经环路在调控旁观者小鼠救助行为中的核心作用。这些开创性发现不仅为理解群体动物间潜在的支持机制提供了神经生物学证据,而且为改善麻醉恢复过程提供了新的视角与思路,进一步证实了EVO视讯在生物医疗领域中的应用潜力。
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