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影响大鼠意识状态的脑神经通路研究

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第一部分大鼠第一个昏迷实验毁损位置的确定以及两种毁损方法的结果比较 目的：了解海人酸(KA)毁损和机械毁损这两种方法分别毁损大鼠中脑腹侧被盖区(ventral tegmental area，VTA)所得的结果，并进行比较；区别中脑网状结构、上下行纤维以及几个主要核团的功能。 方法：在第一组大鼠中，运用海人酸(KA)药物毁损法毁损大鼠VTA位置的网状结构，观察大鼠的意识反应；在第二组大鼠中，用机械毁损法切断大鼠中脑腹侧被盖区，同样观察大鼠的意识反应。在这两个实验中所使用的种毁损方法均会造成中脑结构的损伤，所不同的是：(1)KA毁损法仅选择性毁损中脑网状结构神经元胞体而不损伤过路轴索联系；(2)机械毁损法则切断了上下行的所有联系，既切断了网状结构也切断了上下行轴索。 结果：在中脑注入KA后，没有造成持久的意识丧失，只是在毁损的发作急性期，大鼠出现了较为明显的谵妄症状性表现，同时伴有相应的生命体征、瞳孔、EEG等发生的变化。这些变化在持续一定时间之后逐渐恢复至清醒。组织病理及超微结构的改变证实了KA对中脑网状结构的损伤主要是对神经元群的损害，而对过路纤维和轴突则没有造成严重损害；在中脑VTA被机械毁损之后，持续的意识状态与麻醉时基本表现相同，没有发生明显变化。即昏迷、不睁眼、不动，强烈的痛刺激有反应，角膜、吞咽反射存在，且呈不可恢复的状态。横断中脑VTA可造成持久的意识障碍。 结论：单纯损伤中脑网状结构神经元没有引起持久的意识丧失，中脑损伤后昏迷的主要原因是由于损伤了脑干网状结构上下行的轴索纤维，导致了上下行信息传递中断所造成的。只有当网状结构多位置、大面积损伤，或者全部损伤时，才有可能使动物产生昏迷；同时，损伤了中脑网状结构中上下行联络纤维会引起意识持久性的丧失我们通过机械毁损VTA实验，确定了引起大鼠昏迷的第一个毁损位置。这也是我们总体实验方案中，在VTA-乳头体-丘脑通路上确定的第一个可以导致大鼠出现稳定昏迷状态的毁损位置。 第二部分大鼠第二个昏迷实验以及在电击被毁损双侧乳头被盖束(mtg)后的大鼠VTA时几个相关脑区原癌基因c-fos的表达 目的：确定在基于VTA-乳头体这一神经通路中，可以导致大鼠昏迷的具体毁损位置；同时，确定毁损了VTA-乳头体这一神经通路后的大鼠脑内的信息是否还能顺利地进行上传到各个相关的区域。 方法：采用机械毁损法毁损大鼠双侧乳头被盖束(mtg)，观察大鼠行为和意识状态变化；同时，电击昏迷大鼠右侧VTA，用免疫组织化学法，采取同脑左右对比的方法，观察大鼠相关脑区的c-fos表达，验证行为和意识状态观察所得出的结论。 结果：大鼠在双侧mtg被机械毁损之后，3天里持续的意识状态与麻醉时基本相同，没有发生明显变化。即昏迷、不睁眼、不动，强烈的痛刺激有反应，角膜、吞咽反射存在，且呈现出不可恢复的状态，大鼠行为和意识状态表现出相对稳定的昏迷特征，且呈现出条件反射性反应与主动意识相分离的状态。未毁损mtg时，只电击右侧VTA，右脑相关区域呈现出较为强烈的c-fos表达，同脑左右两侧相比，c-fos表达呈现出显著差异；毁损双侧mtg后再电击右侧VTA，同脑左右侧c-fos表达基本上无差异。 结论：通过机械毁损双侧乳头被盖束mtg，人为阻断信息上传到乳头体的通路，导致大鼠出现较为稳定的昏迷状态，确定了引起大鼠昏迷的第二个毁损位置。这也是我们总体实验方案中，在VTA-乳头体-丘脑通路上确定的第二个可以导致稳定昏迷状态的毁损位置。通过这一位置的确定，我们进一步确信了乳头被盖束这一信息传导束在大脑中的重要性，它的畅通与否决定了动物是否处于正常意识状态；同时，从c-fos表达上可以看出，毁损双侧mtg后再电击右侧VTA，电击信号没有顺利传入大鼠脑的相应部位，这可能是导致大鼠昏迷的主要原因。 第三部分大鼠第三个昏迷实验以及在电击被毁损双侧乳头丘脑束(mt)后的大鼠VTA时几个相关脑区的原癌基因c-fOS的表达 目的：确定在基于乳头体-丘脑这一神经通路中，可以导致大鼠昏迷的具体毁损位置；确定毁损了乳头体-丘脑这一神经通路后的大鼠，脑内的信息是否还能顺利地进行上传到各个相关的区域。 方法：采用机械毁损法毁损大鼠双侧乳头丘脑束(mt)，观察大鼠行为和意识状态变化。同时，电击昏迷大鼠右侧VTA，用免疫组织化学法，采取同脑左右对比的方法，观察大鼠相关脑区的c-fos表达，验证行为和意识状态观察所得出的结论。 结果：大鼠在双侧mt被机械毁损之后，3天里持续的意识状态与麻醉时基本相同，没有发生明显变化。即昏迷、不睁眼、不动，强烈的痛刺激有反应，角膜、吞咽反射存在，且呈现出不可恢复的状态，大鼠行为和意识状态表现出相对稳定的昏迷特征，且呈现出条件反射性反应与主动意识相分离的状态。未毁损mt时，只电击右侧VTA，右脑相关区域呈现出较为强烈的c-fos表达，同脑左右两侧相比，c-fos表达呈现出显著差异；毁损双侧mt后再电击右侧VTA，同脑左右侧c-fos表达基本上无差异。 在大鼠双侧VTA-乳头体-丘脑神经通路中，毁损双侧mtg可以导致大鼠昏迷，毁损双侧mt也可以导致大鼠昏迷，且毁损mtg与毁损mt的结果基本相同，结论通过机械毁损双侧乳头丘脑束mt，人为阻断信息上传到乳头体的通路，导致大鼠昏迷，确定了引起大鼠昏迷的第三个毁损位置。这也是我们总体实验方案中，在VTA-乳头体-丘脑通路上确定的第三个可以导致稳定昏迷状态的毁损位置。通过这一位置的确定，我们进一步确信了乳头丘脑束这一信息传导束在大脑中的重要性，它的畅通与否决定了动物是否处于正常意识状态；同时，从c-fos表达上可以看出，毁损双侧mt后再电击右侧VTA，电击信号没有顺利传入到大鼠脑的各个相应部位，这可能是导致大鼠昏迷的主要原因。 结论：本课题通过逐级毁损的系列实验方法，确定了三个基于神经通路的可以导致大鼠出现较为稳定昏迷状态的毁损位置，最终确定了一条与大鼠意识状态相关的神经通路，那就是VTA-乳头体-丘脑通路。这一通路的畅通与否直接决定了大鼠是否处于意识觉醒状态；同时，我们通过电击被毁损大鼠VTA，观察几个相关脑区的原癌基因c-fos表达，确信了在毁损通路之后电刺激信息没有顺利上传到脑的各个相关的区域，说明当VTA-乳头体-丘脑这一通路被切断时，电击信号被阻断。由此我们初步推断：VTA-乳头体-丘脑这一通路可能是信息传递的关键通路，它的通畅与否直接关系到大鼠的昏迷与觉醒。原癌基因c-fos表达从形态学的角度对行为学观察结果进行了验证和补充。

谢丽娟

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大鼠 意识状态 基本表现 麻醉 轴突 损害 神经元 对中 证实 超微结构 组织病理 清醒 恢复 定时 瞳孔 生命体征 症状性 急性期 意识丧失 注入

博士

精神病与精神卫生学

谢光荣

2007

中南大学

中文

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