MED64平面微電極陣列記錄系統(tǒng)在癲癇病人腦部神經(jīng)活動(dòng)研究中的應(yīng)用

      癲癇是一種疾病和綜合征，以腦部神經(jīng)元反復(fù)突然過度放電所致的間歇性中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能失調(diào)為特征，是一種起源于大腦，并反復(fù)發(fā)作的運(yùn)動(dòng)感覺、自主神經(jīng)、意識(shí)和精神狀態(tài)不同程度的障礙。癲癇的發(fā)病范圍較廣，藥物治療效果容易反復(fù)，手術(shù)治療風(fēng)險(xiǎn)較大，研究人員長期致力于癲癇治療策略的改進(jìn)與創(chuàng)新。

    NMDA受體（N-methyl-D-aspartate receptors, NMDARs）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)一類重要的興奮性氨基酸（excitatory aminoacid, EAA）受體。NMDA受體不僅在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中發(fā)揮著重要的生理作用，如可調(diào)節(jié)神經(jīng)元的存活，調(diào)節(jié)神經(jīng)元樹突、軸突結(jié)構(gòu)發(fā)育及參與突觸可塑性的形成等；在神經(jīng)元回路的形成中NMDA受體亦起著關(guān)鍵作用，有資料表明NMDA受體是學(xué)習(xí)與記憶過程中一類至關(guān)重要的受體。目前對(duì)于NMDARs在癲癇癥發(fā)作（epileptic seizures）過程的角色已進(jìn)行了廣泛的研究，但關(guān)于NMDARs兩個(gè)不同NR2亞基在其中的各自作用，我們知之甚少。對(duì)不同亞型NMDARs在癲癇癥產(chǎn)生與發(fā)展過程中的獨(dú)特作用更多的了解，有助于開發(fā)出更加針對(duì)性的癲癇癥治療策略。

    來自Italy University神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的研究人員Berretta N, Ledonne A等人，針對(duì)癲癇大鼠模型腦部神經(jīng)活動(dòng)進(jìn)行了深入研究。在最新一期的“Epilepsia”（癲癇雜志）發(fā)表了題為“Hippocampus versus entorhinal cortex decoupling by an NR2 subunit-specific block of NMDA receptors in a rat in vitro model of temporal lobe epilepsy”的文章。在此項(xiàng)研究中，她們利用MED64 system（多電極陣列系統(tǒng)，Alpha MED Scientific Inc.. Osaka. Japan）進(jìn)行電生理學(xué)研究。將包含有內(nèi)嗅皮質(zhì)（entorhinal cortex ,EC）與海馬區(qū)的腦片放置于電極上，利用添加了4—氨基吡啶（4-aminopyridine, 4AP, 10-15μm）的Mg(2+) –free培養(yǎng)基持續(xù)灌流孵育。兩種獨(dú)立節(jié)奏模式的發(fā)作間期癲癇樣活動(dòng)在EC與海馬區(qū)被誘發(fā)，癲癇發(fā)作時(shí)，這兩種活動(dòng)同時(shí)在CA3發(fā)生，顯示出顯著的互關(guān)聯(lián)存在。孵育拮抗亞基NR2A的NMDAR拮抗劑[(R)-[(S)-1-(4-bromo-phenyl)-ethylamino]-(2,3-dioxo-1,2,3,4-tetrahydroquinoxalin-5-yl)-methyl]-phosphonic acid (NVP-AAM077; 50nm) 或 Zn(2+) (200nm)，并不影響在EC與海馬區(qū)的發(fā)作間期癲癇樣活動(dòng)，但二者之間的關(guān)聯(lián)顯著降低。在孵育(αR,βS)-α-(4-hydroxyphenyl)-β-methyl-4-(phenylmethyl)-1-piperidinepropanol maleate (Ro25-6981; 1μm)時(shí)，同樣觀察到上述現(xiàn)象。

    研究結(jié)果表明，在癲癇發(fā)作過程中，NR2亞基對(duì)于皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系活動(dòng)起著重要作用，會(huì)引起更廣發(fā)范圍內(nèi)的神經(jīng)活動(dòng)。因此，針對(duì)NR2亞基的藥物將有助于降低癲癇病人腦部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)震蕩的擴(kuò)散與關(guān)聯(lián)，緩解病癥的發(fā)生。

    MED64 system（平面微電極陣列記錄系統(tǒng)，Alpha MED Scientific Inc.. Osaka. Japan）是一套完整易用的多通道離體胞外神經(jīng)電生理研究工具。系統(tǒng)包括了離體電生理研究所需的一整套硬件設(shè)備耗材和分析軟件。使用者可以方便快捷的對(duì)離體材料如腦片、心肌切片、培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞或心肌細(xì)胞、干細(xì)胞等材料進(jìn)行電生理檢測；被試細(xì)胞或組織直接在電極涂層物質(zhì)上培養(yǎng)，可以允許測量到細(xì)胞外直接相鄰的局部電變化，同時(shí)并行記錄多個(gè)細(xì)胞的電生理信號(hào)。MED64設(shè)備可以同時(shí)記錄和刺激不同位點(diǎn)；而且，MED64記錄還是非侵入式的，因此不會(huì)損傷細(xì)胞，這個(gè)特性使其適用于在同一個(gè)培養(yǎng)樣本上進(jìn)行長時(shí)程記錄和重復(fù)記錄，因而允許監(jiān)視培養(yǎng)物對(duì)藥物刺激的響應(yīng)的較長時(shí)間的演變。結(jié)合光學(xué)記錄方法，可以實(shí)現(xiàn)光電聯(lián)合檢測。

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