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背景及目的: 伏隔核[1]是位于大脑基底节区[2]的神经核团,在大脑奖赏、成瘾、安慰剂效应等方面[3]发挥着重要作用。伏隔核是动物在生存过程中行为动机产生的主要功能核团,且与多种神经精神疾病如强迫症、抑郁症、焦虑症、药物依赖等的发生密切相关[4]。微电极记录技术( microelectrode recordings, MERs)作为一种在体神经电生理记录技术[5],可以植入到大脑的任意核团进行电生理记录,既可以记录局部场电位信号[6](Local field potential,LFP)也能记录到单细胞放电信号[7](Spike),此技术为研究脑部特定功能区的神经电生理特性提供了有效途径。大鼠自身给药行为学模型是在大鼠身上建立与人类药物成瘾相类似的经典模型,但由于之前静脉留置管的固定是依托于穿戴在大鼠身上的微型马甲,所以容易造成大鼠的啃咬,且每次为进行自身给药训练将留置管与输液管连接时,拉力会直接传导到大鼠颈部静脉置管的受力圈结,在多次训练后容易脱出,从而造成实验失败,需要通过改进先前的马甲法以解决此问题。成瘾作为一种发作性的疾病[8],对人类社会危害巨大而伏隔核在成瘾疾病的发生发展中起到了极其重要的作用[9],本实验通过研究经过可卡因自身给药训练的大鼠在正常,成瘾,引燃三种不同的成瘾阶段下伏隔核的电生理变化特性,力求找出伏隔核在不同状态下的电生理特征,以及大鼠觅药行为对伏隔核电生理特性的影响,以此研究伏隔核神经电生理功能与成瘾性觅药行为之间的关系。 方法: 实验一 (1)制备留置管连接固定装置。 (2)应用新型大鼠自身给药留置管连接固定装置制备自身给药模型大鼠。 (3)应用传统大鼠自身给药马甲法制备自身给药模型大鼠。 (4)将20只健康清洁级雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠(体质量300-330g)随机分为两组,每组各10只,分别命名为a组与b组,a组应用传统的大鼠自身给药马甲法进行自身给药的训练,b组应用新型大鼠自身给药留置管连接固定装置植入法进行训练,最后观察实验结果。 (5)对有效鼻触与无效鼻触的触碰次数之间进行统计分析,看有无统计学差异。 (6)将阵列微丝电极植入经过自身给药建模后的大鼠伏隔核内。 (7)将大鼠自身给药训练笼进行屏蔽处理。 (8)将大鼠自身给药训练笼与电生理采集设备通过模拟信号连接器相连接。 (9)验证大鼠的自身给药行为与伏隔核的神经电生理信号是否能被同时有效的记录。 实验二 (1)制备留置管连接固定装置。 (2)应用新型大鼠自身给药留置管连接固定装置制备自身给药模型大鼠。(3)将阵列微丝电极植入经过自身给药建模后的大鼠伏隔核内。 (4)将大鼠自身给药训练笼进行屏蔽处理。 (5)将大鼠自身给药训练笼与电生理采集设备通过模拟信号连接器相连接。 (6)验证大鼠的自身给药行为与伏隔核的神经电生理信号是否能被同时有效的记录。 (7)记录并分析大鼠伏隔核在正常,成瘾,引燃三个可卡因成瘾的不同阶段下的神经电生理特性并对有效鼻触与无效鼻触的触碰次数之间进行统计分析,看有无统计学差异。 (8)灌注取脑尼氏染色后验证电极植入位点是否在伏隔核内。 (9)应用Neuroexplorer等专业神经电生理分析软件进行自身给药-神经电生理偶联模型大鼠伏隔核的电生理综合分析,并对自身给药-神经电生理偶联系统中实验模型大鼠在成瘾的不同阶段发生获取成瘾药物行为时伏隔核的电生理特性相关的数据进行统计学分析。 结果: 实验一 (1)发明了大鼠自身给药留置管连接固定装置。 (2)应用传统的大鼠自身给药马甲法进行自身给药训练后最终只有3只大鼠完成训练达到成瘾的判定标准,应用新型大鼠自身给药留置管连接固定装置植入法进行训练后最终有8只完成训练达到成瘾的判定标准,且有效鼻触与无效鼻触在统计学上的差异是极其显著的(P<0.0001)。实验结果显示新型大鼠自身给药留置管连接固定装置植入法较传统的大鼠自身给药马甲法拥有更好的实用性,可以大幅提高大鼠自身给药训练的成功率。 (3)成功的将大鼠自身给药训练笼与电生理采集设备通过模拟信号连接器相对接,实现了两种实验系统的跨系统对接。 实验二 (1)完成了6只自身给药-神经电生理模型大鼠的训练,均达到成瘾的判定标准且有效鼻触与无效鼻触的统计学差异极其显著(P<0.0001)。 (2)探明了伏隔核在正常、成瘾、引燃三种不同的成瘾阶段下与觅药行为事件相关时的频谱变化规律,伏隔核为主频在δ频段的核团,属于低频核团,在正常,成瘾,引燃三种不同阶段,伏隔核的低频谱段(δ频段与θ频段)明显增宽且频段越高缩窄越明显,且随着行为学的进阶呈现出一种低频逐步增宽,中高频(α频段、β频段、γ频段)逐步缩窄的逆向线性变化趋势。 (3)发现了4种与成瘾性觅药行为事件的发生高度相关的自身给药-神经电生理模型大鼠伏隔核的神经电生理成分,由于尚未见文献报道所以将其暂时命名为:PDI:pre-dose ingredient,PPI: pre-pump ingredient,DI: dose ingredient,PI: pump ingredient,此4种电生理成分在统计学上是有显著意义的(P<0.0001)。 结论: (1)新型自身给药留置管连接固定装置的发明很好的解决了传统马甲法中大鼠啃咬马甲与留置管以及长期插拔极易导致留置管脱出这两个方面的问题,此装置的制作成本低廉,不会对实验造成额外的经济负担且显著地提高了实验成功率。 (2)建立的大鼠行为学-神经电生理偶联研究的方法可以广泛的应用于与大鼠行为学事件相关的神经电生理学研究,为在体脑功能研究提供了一条便捷而可行的途径。解决了如何抓取与所要研究的相关行为学事件在发生时的相关脑部核团的神经电生理信息,并且能重复多次的验证以总结出一般性的规律这一技术性难题。 (3)伏隔核为主频在δ频段的核团,属于低频核团,在正常,成瘾,引燃三种不同阶段,伏隔核的低频谱段(δ频段与θ频段)明显增宽且频段越高缩窄越明显,这表明自身给药行为学的阶段不同会对伏隔核造成明显的功能性改变。且这一改变呈现一种低频逐步增宽,中高频(α频段、β频段、γ频段)逐步缩窄的逆向线性变化趋势,说明随着行为学的进阶,伏隔核的低频段在它的生理功能中起着越来越重要的作用。 (4)发现了4种与大鼠成瘾觅药行为事件高度相关的伏隔核的神经电生理成分,由于目前尚未见文献报道,所以临时自行将此4种神经电生理成分命名为:PDI:pre-dose ingredient,PPI: pre-pump ingredient,DI: dose ingredient,PI: pump ingredient。这4种神经电生理成分的发现很有可能填补了大鼠伏隔核在发生大鼠成瘾性觅药行为时的神经电生理特性这一方面的空白。尤其是PPI的发现为下一步探索如何通过更快更有效地识别PPI以预测大鼠成瘾性觅药行为的发生提供了理论基础,为今后开展临床上人类的智能化 DBS戒毒提供了实现的可能性。