丘脑网状核PV和SOM神经元及其特定神经通路在全身麻醉意识消失过程中的作用研究
批准号:
82060262
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
34.0 万元
负责人:
张宇
依托单位:
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:
张宇
中文摘要
丘脑网状核(TRN)是调控意识形成的关键核团,阐明TRN在全麻意识消失过程中的作用是全麻机制研究的重要内容。TRN内GABA能神经元主要分为小清蛋白表达(PV)和生长抑素阳性(SOM)两种亚型,分别参与形成功能特定的神经通路。前期研究发现激活蓝斑-TRN通路加快全麻药丙泊酚的致意识消失过程,但尚不明确TRN内PV和SOM神经元及其特定神经通路在全麻意识消失中的具体作用。故本项目拟进一步 ① 利用活体光纤钙信号和神经递质荧光探针技术,检测丙泊酚麻醉中TRN内PV和SOM神经元活性和相应神经递质的变化;② 通过光遗传技术探明激活TRN内PV和SOM神经元及其特定上、下行神经通路对丙泊酚致意识消失作用的影响;③ 运用光遗传+脑片膜片钳技术深入阐明丙泊酚对TRN内PV和SOM神经元特定突触传递的作用机制。本项目将围绕TRN核团内神经元亚型及特定通路,为揭示全麻意识消失的机制提供靶点明确的实验依据。
英文摘要
Thalamic reticular nucleus (TRN) is a key nucleus that regulates the formation of consciousness. Understanding the role of TRN in the loss of consciousness during general anesthesia is an important content in the study of general anesthesia mechanism. The GABAergic neurons in TRN are mainly parvalbumin-expressing (PV) or somatostatin positive (SOM), which constructing specific neural pathways with specific functions. Our previous study found that activating the neural pathway from locus coeruleus to TRN can accelerate the process of loss of consciousness induced by propofol. However, the specific role of TRN PV and SOM neurons and related specific neural pathways in such process is not clear. Therefore, this project will use ① fiber-optic calcium signal recording and neurotransmitter fluorescence probe technology to detect the activity of PV and SOM neurons, and the change of corresponding neurotransmitters in TRN during propofol anesthesia. ② Optogenetic technology will be used to clarify the effects of activating these two types of neurons and their specific neural pathways on propofol anesthesia. ③ At the synaptic and molecular level, we will utilize optogenetic + patch-clamp technology to explore the specific action of propofol on the TRN PV and SOM neurons and their specific pathways. This project will support the mechanism exploration of anesthesia-induced unconscious at the level of subtypes of TRN neurons and related specific neural pathways.
本项目围绕丙泊酚麻醉过程中丘脑网状核(TRN)神经元的作用机制展开,结合光遗传学、光纤钙成像、电生理记录等多种技术手段,系统研究了TRN内小清蛋白阳性(PV)和生长抑素阳性(SOM)神经元的功能特点及其在全身麻醉中的作用。研究不仅揭示了PV神经元在丙泊酚麻醉诱导意识消失中的关键作用,还探讨了TRN-皮层通路的调控机制,为理解全身麻醉药物的神经机制提供了新证据。本研究严格按照计划执行,取得了如下重要成果:TRN内PV和SOM神经元的作用特点,通过光纤钙信号记录,发现丙泊酚显著抑制TRN内PV神经元的活动,该抑制效应在意识恢复后迅速逆转。采用光遗传学手段激活PV神经元可延长丙泊酚的麻醉持续时间,而激活SOM神经元的影响较小,提示PV神经元在意识丧失过程中发挥更重要的作用。TRN-皮层神经环路在丙泊酚麻醉中的作用,通过顺行示踪和光遗传学实验,明确了TRN-PV神经元向前额叶皮层(PFC)的投射通路,并发现其在全身麻醉中的调控作用。激活PFC-TRN下行投射可显著增强丙泊酚的麻醉效果,而TRN-皮层上行通路的激活则显著延长麻醉时间,提示该神经回路在麻醉意识调控中的重要性。丙泊酚对TRN神经元的电生理特性影响,采用膜片钳技术记录了丙泊酚对PV和SOM神经元膜电位、自发放电及突触后电流的影响,发现丙泊酚增强了TRN神经元的兴奋性,并加强了TRN-TC(丘脑-皮层)通路的抑制性输入,从而干扰丘脑-皮层间的信息传递。丙泊酚对TRN内神经递质调控的影响,采用荧光探针技术,发现丙泊酚显著降低了TRN内谷氨酸的释放,而对去甲肾上腺素的影响较小,进一步支持TRN-PV神经元在丙泊酚麻醉过程中的关键调控作用。本研究首次系统性地揭示了TRN内PV和SOM神经元及其相关神经环路在全身麻醉中的作用,提出了丙泊酚通过增强TRN-TC抑制性突触传递导致意识丧失的新假说。这些研究成果不仅加深了对麻醉诱导意识变化的神经生物学理解,还为开发更精准的麻醉深度调控策略提供了潜在的理论依据。,本项目已发表3篇SCI论文,并为硕士研究生培养提供了重要支持,推动了麻醉学与神经科学的交叉发展。未来将进一步探索丙泊酚作用的具体分子机制,如其对GABA受体和离子通道的调控作用,同时结合在体电生理和行为学研究,以进一步验证麻醉过程中TRN神经元的动态变化及其对意识状态的调控作用。
全身麻醉药丙泊酚对丘脑外侧区-网状核神经通路的作用机制研究
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批准号:81760259
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:34.0万元
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批准年份:2017
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负责人:张宇
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依托单位:
全身麻醉机制与星形胶质细胞突触传递调控作用的相关性研究
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批准号:81460219
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:47.0万元
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批准年份:2014
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负责人:张宇
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依托单位:
国内基金
海外基金