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CMT神经元burst放电介导皮层gamma爆发波形成在氯胺酮麻醉中的机制

批准号:
82071554
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
杨谦梓
学科分类:
精神疾病与心理健康研究新技术与新方法
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨谦梓

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
氯胺酮的“分离麻醉”机制是未解之谜。氯胺酮特异性诱发gamma高频振荡,但gamma波与皮层“觉醒”密切相关,无法解释其伴随的意识消失现象。最新研究发现,慢波耦合参与形成的高强度间断性簇状发放的gamma爆发波而非gamma波才是氯胺酮麻醉后意识消失的EEG标志,探明gamma爆发波的慢波起源及耦合机制将为揭示氯胺酮的麻醉机制提供突破口。申请者前期证实丘脑中央正中核(CMT)是不同麻醉药介导皮层低频振荡的“扳机”(J Neurosci)。在CMT注射氯胺酮能够诱发皮层gamma爆发波及镇静状态,促进CMT神经元burst放电,而丘脑神经元burst放电与皮层慢波形成密切相关。因此本课题拟利用光遗传结合OptoTetrode在体电生理等技术,阐明CMT神经元burst放电介导皮层gamma爆发波的形成机制及其在氯胺酮麻醉中的作用,为阐明氯胺酮独特的作用方式提供新的思路和科学依据。
英文摘要
The mechanism of ketamine's "dissociative anesthesia" is a mystery. Ketamine specifically induces gamma high-frequency oscillation, but gamma oscillation is closely related with the cortical "arousal", which can not explain the accompanying phenomenon of unconsciousness. The latest research reported that the high-intensity intermittent gamma burst induced by slow wave coupling, rather than gamma wave itself, was the EEG marker of unconsciousness induced by ketamine anesthesia. Therefore, to find out the origin and coupling mechanism of the slow wave in gamma burst will provide a breakthrough for the study of ketamine anesthesia mechanism. The applicant has previously confirmed that the central medial thalamus (CMT) is the "trigger" for low-frequency oscillation in cortex induced by different anesthetics (J Neurosci). Ketamine injection into CMT induced gamma burst in cortex and the state of sedation, and promoted burst firing of CMT neurons. The burst firing of thalamic neurons is closely related to the formation of cortical slow waves. In this study, by using the optogenetics combined with OptoTetrode in-vivo electrophysiological technology, we are to investigate the mechanism and the role of the cortical gamma burst induced by the burst firing of CMT neurons in the ketamine anesthesia. This study will provide new ideas and scientific basis for understanding the unique mechanism of ketamine anesthesia.
氯胺酮的“分离麻醉”机制是未解之谜。氯胺酮特异性诱发gamma高频振荡,但gamma波与皮层“觉醒”密切相关,无法解释其伴随的意识消失现象。而且在临床上当氯胺酮与其他麻醉药物合用时常常因为引起gamma波这一常用于表示觉醒的EEG特征,而使得麻醉深度监测陷于混乱状态。因此本项目深入研究氯胺酮诱导麻醉效应的机制,为理解氯胺酮麻醉机制提供新知识,也为临床监测氯胺酮麻醉效应寻求EEG标志物。主要有以下发现:.1.明确小鼠氯胺酮麻醉的特征性脑电变化。小鼠氯胺酮麻醉后皮层脑电呈现间断性增强delta振荡与高频gamma振荡交替出现的现象,我们将其命名为“delta爆发波”。此外,delta爆发波的出现和消失与意识转变及麻醉深度变化同步,可作为监测小鼠氯胺酮麻醉深度的可靠标志。.2.明确中央内侧丘脑CMT是氯胺酮麻醉后皮层gamma爆发波产生的关键核团。通过脑介观成像和光纤记录成像发现广泛皮层和多个丘脑核团的钙活动在delta爆发波出现时,同步出现1.5-4 Hz 钙活动节律,其中CMT核团呈现最早且最显著的钙节律变化。药理学实验证实CMT核团微注射氯胺酮可诱发delta爆发波且小鼠呈镇静样表现。.3.解析氯胺酮麻醉后CMT神经元burst放电与皮层gamma爆发波间的驱动关系。在体电生理记录证实在CMT谷氨酸能神经元同步burst放电是皮层delta爆发波产生的生理基础。.4.确立CMT神经元burst放电是氯胺酮麻醉后皮层gamma爆发波的慢波起源。光遗传诱发CMT神经元burst放电可诱发皮层脑电delta爆发波和皮层1.5-4 Hz钙信号节律并加深麻醉。光遗传打断CMT神经元burst放电可抑制皮层脑电delta爆发波和皮层1.5-4 Hz钙信号节律并促进麻醉觉醒。.5.确定氯胺酮麻醉后CMT神经元burst放电的分子机制。采用病毒介导的基因敲低技术证实cav3.1钙通道介导了氯胺酮麻醉后CMT神经元的burst放电,进而介导了delta burst的形成。. 项目完成期间以第一和通讯作者(含共同)共发表基金标注论文9篇,其中 SCI论文7篇。在国内外大型学术会议汇报9次。获得专利2项,出版专著1部。基于本项目培养博士研究生1名,硕士研究生2名,研究助理2名。
介导丙泊酚麻醉效应的CMT-TC神经元类型及机制研究
Trx亚硝基化/硝基化修饰在七氟醚预处理诱导脑保护中的作用及调控机制
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