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

丙泊酚麻醉抑制工作記憶LFPs網(wǎng)絡(luò)和神經(jīng)元群體電活動的研究研究目的：丙泊酚是臨床常用靜脈麻醉藥,丙泊酚麻醉對大腦認(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：局部場電位(Localfieldpotential,LFP)和動作電位(Actionpotential,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,研究丙泊酚麻醉對工作記憶的抑制機(jī)制,為臨床丙泊酚麻醉提供理論支持。研究方法：1.實(shí)驗(yàn)動物為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技術(shù),記錄大鼠在Y迷宮工作記憶過程中前額葉皮層多通道神經(jīng)信號,從中獲取兩種不同模態(tài)神經(jīng)信號：多通道LFPs和神經(jīng)元集群的動作電位時(shí)空序列；5.LFPs的時(shí)頻分析,獲取工作記憶的特征頻段；6.研究丙泊酚麻醉對工作記憶LFPs的0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。研究丙泊酚麻醉對工作記憶神經(jīng)元群體集群電活動和群體中每個(gè)神經(jīng)元電活動的抑制作用。研究結(jié)果：1.劑量為0.9mg/kg·min,2h的丙泊酚麻醉后24、48、72h對大鼠Y迷宮工作記憶行為學(xué)影響的結(jié)果：與對照組比較,麻醉后24h丙泊酚組57%±5%,對照組90%±3%(p<0.01);麻醉后48h丙泊酚組75%±4%,對照組91%±2%(p<0.05)；麻醉后72h:丙泊酚組88%±3%,對照組90%±3%(p>0.05)。2.丙泊酚麻醉后24、48、72h對大鼠工作記憶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0和γ頻段的能量明顯高于其它時(shí)間段(p<0.05)。丙泊酚組與對照組結(jié)果相比,麻醉后24h:丙泊酚組LFPs的0頻段能量峰值下降(p<0.05),Y頻段能量峰值顯著下降(p<0.01);麻醉后48h:丙泊酚組LFPs的0頻段能量下降(p<0.05),γ頻段能量下降(p<0.05)；麻醉后72h兩組大鼠LFPs的0頻段和γ頻段能量峰值無差異(p>0.05)。3.丙泊酚麻醉后24、48、72h對工作記憶LFPs功能連接的影響麻醉后24h,LFPs的0頻段分量DTF值：丙泊酚組為0.0082±0.0021,對照組為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,對照組為0.0122±0.0013(P<0.01)。麻醉后48h,LFPs的0頻段分量DTF值：丙泊酚組為0.0140±0.0023,對照組為0.0165±0.0019(p>0.05)；LFPs的丫頻段分量DTF值：丙泊酚組為0.0065±0.0013,對照組為0.0119±0.0028(p<0.01)。麻醉后72h,LFPs的0頻段分量DTF值：丙泊酚組為0.0157±0.0029,對照組為0.0165±0.0014(p>0.05)；LFPs的γ頻段分量DTF值：丙泊酚組為0.0117±0.0024,對照組為0.0121±0.0015(p>0.05)。4.丙泊酚麻醉后24、48、72h對工作記憶LFPs網(wǎng)絡(luò)特性的影響(1)丙泊酚麻醉對工作記憶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,對照組為0.63±0.05(p<0.01)。麻醉后48h,LFPs的0頻段分量：丙泊酚組為0.30±0.04,對照組為0.48±0.06(p<0.05);LFPs的γ頻段分量：丙泊酚組為0.48±0.04,對照組為0.62±0.03(p<0.05)。麻醉后72h,LFPs的0頻段分量：丙泊酚組為0.41±0.02,對照組為0.47±0.05(p>0.05)；LFPs的γ頻段分量：丙泊酚組為0.61±0.05,對照組為0.63±0.04(p>0.05)。(2)丙泊酚麻醉對工作記憶LFPs網(wǎng)絡(luò)信息傳遞效率Eglobal的影響：麻醉后24h,LFPs的0頻段分量：丙泊酚組為0.57±0.02,對照組為0.62±0.04(p>0.05);LFPs的γ頻段分量：丙泊酚組為0.24±0.02,對照組為0.72±0.06(p<0.01)。麻醉后48h,LFPs的0頻段分量：丙泊酚組為0.58±0.04,對照組為0.67±0.02(p>0.05)；LFPs的γ頻段分量：丙泊酚組為0.49±0.07,對照組為0.73±0.02(p<0.05)。麻醉后72h,LFPs的0頻段分量：丙泊酚組為0.62±0.02,對照組為0.66±0.02(p>0.05)；LFPs的γ頻段分量：丙泊酚組為0.69±0.04,對照組為0.73±0.04(p>0.05)。5.丙泊酚麻醉后24、48、72h對工作記憶大鼠神經(jīng)元群體電活動的影響(1)丙泊酚麻醉對工作記憶神經(jīng)元集群頻率編碼的影響：與對照組結(jié)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兩組無差異(p>0.05)。(2)丙泊酚麻醉對工作記憶神經(jīng)元群體中每個(gè)神經(jīng)元電活動的影響：與對照組結(jié)果相比,編碼工作記憶事件的神經(jīng)元集群中神經(jīng)元電活動占神經(jīng)元群體比例在麻醉后24h:丙泊酚組為24.3%±4.7%,對照組為80.6%±13.5%(p<0.01)；麻醉后48h:丙泊酚組為48.6%±11.2%,對照組為81.2%±11.4%(p<0.05)；麻醉后72h:丙泊酚組為78.3%±10.2%,對照組為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)對大鼠工作記憶任務(wù)的執(zhí)行存在明顯抑制作用,72h后無抑制作用：2.大鼠LFPs的0(4-12HZ)和γ頻段(30-60HZ)分量在編碼工作記憶過程起關(guān)鍵作用。劑量為0.9mg/kg·min,2h的丙泊酚麻醉,在48h內(nèi)對LFPs的γ頻段特征分量抑制作用顯著,72h后無抑制作用；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后無抑制作用；而0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