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inscopix在观察全麻药物激活大脑杏仁核中的中央镇痛环路的应用

全麻药物可激活大脑杏仁核中的中央镇痛环路
----Inscopix nVista神经元成像系统应用

 
对于全身麻醉来说，麻醉药物一般会引起意识的丧失，同时我们也失去了痛觉感知，于是手术得以进行。
但全身麻醉一般也会有独立于意识丧失的镇痛作用，具体实例就是正在手术的病人知晓手术室内正在发生的事情，医生的交谈，但这种麻醉作用的潜在神经机制还不清楚。以前，人们认为低剂量麻醉药物可通过阻断脊髓背角周围的神经传递来诱导镇痛作用。但这种方式下，患者在没有疼痛的同时仍能感觉到刺激，与这一想法不符。说明低剂量的麻醉镇痛可能在高于脊髓的水平上起作用，从而在分离出痛觉的同时，也可以感知有害的刺激。
 
最近在《nature neuroscience》上发表的一篇文章对此进行了研究，研究使用了时下最热的新技术，自由动物在体神经元钙成像技术，为揭示镇痛之下的神经机制提供了强有力的证据。
下面我们来一起了解这篇研究。
 
结果
 
 
实验使用早期基因Fos作为最近激活的神经元的标志物，通过施行一个较长的实验方案，观察受刺激激活的神经元位置，即CeA_GA中受麻醉剂激活的Fos+细胞。
实验中观察到在麻醉剂作用下，CeA_GA中来自多个亚区域的神经元被激活，即神经元的多个亚群对麻醉有响应。
使用设计的CANE方法可以准确定位出受相应麻醉药物激活的神经元。通过长时间严格计划的病毒注射，可以发现在小鼠大脑左右两侧的CeA_GA均有相似大小的神经元群体，受麻醉刺激而响应。除此之外，在使用不同麻醉药物进行的实验发现，不同药物引起的响应神经元有部分重叠。由于异氟烷可靠地诱导了最大数量的CeA_GA神经元群体中的Fos+响应，因此，在所有后续实验中，研究人员将CANE与异烷麻醉结合使用以选定实验分析的CeA_GA神经元。
 

 

图1，CeA_GA中受麻醉药物激活引起的神经元群体

 
为了了解自由移动小鼠在麻醉剂诱导及其维持过程中CeA_GA神经元的活动，研究人员进行了小鼠在体的钙成像实验。通过设计好的实验策略在小鼠CeA_GA神经元中表达钙指示剂GCaMP6m。随后，使用高度集成的微型荧光显微镜并结合梯度折射率透镜将小鼠大脑内部的神经元钙活动在显示器上进行直观的观察，将小鼠用异氟烷处理，并使用MIN1PIPE方法处理视频数据，就这样记录到了这些活动细胞的钙动力学变化。再次异氟醚的再次暴露激活了许多CANE-GCaMP6m捕获的CeA_GA神经元。为了描述活动模式，他们根据单个神经元平均荧光的比率对神经元进行了排序。分析表明，在异氟烷处理期间，有89.7％的成像神经元显示荧光增强。
通过对神经元活动数据的分析，发现在之前实验中使用基于Fos的CANE方法选定的CeA_GA都会被异氟烷重新激活，并且也会大量被其他麻醉剂激活，这些体内成像结果有力地支持了可被异氟烷和氯胺酮麻醉作用激活的CeA_GA神经元并集的存在。
 

 

图2，在受异氟烷和氯胺酮麻醉期间，钙成像方法记录下的CeA_GA神经元活动模式