基底神经节-丘脑-皮层通路对运动疲劳调控作用的机制研究

本研究以大鼠为研究对象，利用多级递增负荷跑台运动方式建立一次性力竭运动疲劳模型，并通过录像分析和数学运算建立了一次性力竭运动疲劳模型行为学量化评定方法及标准。采用皮层脑电-局部场电同步记录技术，实时、动态、同步观察了大鼠一次力竭运动过程中基底神经节-丘脑-皮层通路神经元电活动；采用微透析-高效液相色谱联用技术和免疫组织化学技术，对该通路多核团神经细胞外液中Glu和GABA浓度及相关受体表达水平进行检测；通过电刺激、化学损毁及受体干预等方法，进一步揭示基底神经节输出核团GPi/SNr对皮层兴奋性和运动能力的影响。结果发现：一次性力竭运动过程中，GPi/SNr神经元兴奋性增强经丘脑中继后对皮层产生去兴奋作用，是导致疲劳产生及运动能力下降的重要因素。SNr/GPi神经细胞外Glu 浓度上升、GABA浓度下降，Glu /GABA 比值显著升高；丘脑腹外侧核、皮层辅助运动区细胞外液Glu 浓度下降，GABA浓度上升，Glu/GABA比值显著降低；NR2B 、GABAAα-1、5-HT1B及D1受体也发生了相应的变化。电刺激或药物干预可分别增强或减弱SNr/GPi神经元或皮层辅助运动区神经元的电活动；脑室注射乳酸阻断剂也可达到抑制GPi神经元电活动的效果。本研究结果证实：基底神经节-丘脑-皮层神经通路在大鼠运动疲劳发生过程中起重要调控作用，该通路各核团神经元胞外神经递质Glu与GABA浓度以及相应受体表达水平的改变是导致神经元兴奋性变化的重要原因之一。运动疲劳后基底神经节GP神经元出现低频爆发式放为主的电活动特征，可能是STN谷氨酸能投射增加引起的代偿现象；大鼠一次性力竭运动过程中，GPi/SNr发挥协同作用，调节直接通路与间接通路的功能平衡，但运动疲劳及力竭时，基底神经节间接通路的活性增强，对皮层辅助运动区起去兴奋作用；基底神经节间接通路在运动疲劳的中枢调控中可能起主要作用。本研究的结果与结论，为后续围绕运动疲劳过度激活基底神经节间接通路的可能机制及筛选抗疲劳的靶向药物提供新思路。