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研究可能指导用于神经系统疾病的深部脑刺激疗法

科学家表明,它们可以通过改变丘脑中部的神经元放电速率来改变大鼠的大脑活动,唤醒它们或使其处于无意识状态,而丘脑中部是调节唤醒的区域。该研究发表在eLIFE杂志上。

斯坦福大学神经病学,神经外科和生物工程学助理教授,现代医学的资深作者金亨利博士说:“我们的结果表明,中央丘脑的工作就像无线电拨盘,将大脑调节到不同的活动和唤醒状态。”研究。

丘脑位于大脑深处,充当中继站的作用,将神经信号从身体发送到皮层。丘脑中央部分神经元的损伤可能导致睡眠,注意力和记忆力问题。先前的研究表明,丘脑神经元的刺激可能会唤醒那些因意识不清而遭受脑外伤的患者。

Lee的团队将激光脉冲闪烁到睡眠中的老鼠的光敏感的中央丘脑神经元上,从而引起细胞点火。每秒40或100脉冲的高频刺激唤醒了大鼠。相比之下,每秒10次脉冲的低频刺激使大鼠进入一种失神发作的状态,这种失神发作使它们僵硬并凝视着,然后再入睡。

“这项研究朝着了解控制睡眠和唤醒的大脑电路迈出了一大步,”美国国家卫生研究院(NIH)国家神经疾病与中风研究所(NINDS)计划主任Yejun(Janet)He博士)。

当科学家使用功能磁共振成像(fMRI)扫描大脑活动时,他们发现高频和低频刺激会使大鼠处于完全不同的活动状态。高频刺激过程中活动度升高的皮质大脑区域被低频刺激抑制。电子记录证实了结果。在高频刺激丘脑中部时,体感皮层中的神经元放电更多,而在低频刺激中则更少。

“博士Lee的创新工作展示了使用成像技术来研究工作中的大脑的力量,”美国国立卫生研究院国家生物医学成像与生物工程研究所(NIBIB)的项目主任刘国英博士说。

改变一个区域中相同神经元的放电速率如何对大脑的其余部分产生不同的影响?

进一步的实验表明,不同的影响可能是由于低频刺激过程中相邻大脑区域不透明带中抑制性神经元的独特放电模式所致。已经显示该大脑区域的细胞向感觉皮层的细胞发送抑制信号。

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