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张鸿飞/梁妃学团队研究发现：异氟烷诱导的爆发抑制与皮层锥体神经元同步活动相关

新青年麻醉论坛 · 公众号 · 医学 · 2025-02-04 06:30

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南方医科大学珠江医院麻醉科张鸿飞/梁妃学团队近期在British Journal of Anaesthesia杂志发表题为“Synchronicity of Pyramidal Neurons in the Neocortex Dominates Isoflurane-Induced Burst Suppression in Mice”的研究文章，该研究发现皮层深层锥体神经元同步活动驱动爆发抑制。

全文链接：

https://authors.elsevier.com/a/1kX4c1dCDurFH

论文摘要

全身麻醉作用机制一直是麻醉学亟待解决的核心科学问题。临床常见的麻醉药物诱导意识可逆性丧失的分子机制虽不尽相同，但在脑电层面可观察到相似特征改变。爆发抑制 (Burst Suppression, BS)是麻醉诱导的典型脑电特征之一，可为脑电监测评估麻醉效果和镇静水平提供有价值的临床信息。然而，爆发抑制 (BS) 发生的神经机制还是未解之谜。

既往研究表明，麻醉诱导的爆发抑制 (BS) 脑电特征在物种之间保守，当大脑神经元网络受麻醉抑制达到一定深度时即出现。这提示BS是麻醉诱导的大脑进入意识丧失状态的重要信号，其神经元机制尚需进一步探讨。研究表明，不同全麻药物均可引起皮层第5层锥体神经元同步活动。功能磁共振成像联合脑电记录提示皮层存在与 BS 相关的神经元活动。本研究采用脑电联合微型钙成像同步记录技术进一步支持了上述发现，并在此基础上探讨异氟烷麻醉诱导的BS的神经机制。

研究中作者首先记录到异氟烷麻醉下听觉皮层 (AC)、内侧前额叶皮层 (mPFC) 深层锥体神经元的同步活动（图1, 3）。还观察到一定比例的神经元同步活动与 BS 呈负相关（图1j, 3i）。因此，作者对 AC 中的抑制性神经元（包括小白蛋白 (PV)、生长抑素 (SST) 和血管活性肠肽 (Vip)）进行同步记录（图4），结果发现，只有PV 神经元表现出较弱的BS 相关的神经元同步活动（图4e）。提示BS 负相关的皮层锥体神经元同步活动可能与 PV 神经元有关。作者进而检测投射到AC的皮层下区域如内侧膝状体 (MGB)、蓝斑核 (LC) 和丘脑网状核 (TRN)）的神经元活动，结果显示，向 AC 提供去甲肾上腺素调节输入的 LC神经元与BS仅存在微弱的相关性，而 TRN抑制性神经元也是如此（TRN 抑制性神经元接受来自 AC 第 6 层的输入）（图 5a-l）。值得注意的是，在MGB未记录到BS 相关的神经元同步活动（MGB 是 AC 的主要听觉输入区域）（图 5m-r）。这些结果表明，异氟烷麻醉下，皮层下神经回路对BS贡献有限。此外，作者通过对 AC 中不同类型抑制性神经元的化学遗传学调控，验证了只有PV 神经元（而非 SST 或 Vip 神经元）才能显著调节异氟烷诱导的锥体神经元同步活动（图 6）。

本研究揭示皮层锥体神经元的同步活动可能是异氟烷诱导的BS的主要驱动因素，而PV神经元可双向调节锥体神经元的同步活动。该研究在异氟烷麻醉诱导的BS发生神经机制的发现将为其临床应用提供重要理论基础和可行技术手段。

图1 异氟烷麻醉下BS与AC深层锥体神经元的同步活动高度相关

图2 异氟烷麻醉下BS 相关锥体神经元同步活动具有浓度依赖性

图3 mPFC 中与 BS 相关的锥体神经元同步活动

图4 PV 神经元与 BS 相关的同步活动较弱，而SST 和 Vip 神经元无此类活动

图5 LC 和 TRN 的神经元与 BS 相关的同步活动较弱，MGB 的神经元无此类活动

图6 异氟烷诱导的皮层锥体神经元同步受PV调控，不受SST或Vip调控

第一作者

尹梦宇，博士研究生，发表文章2篇，主要研究方向为全身麻醉药物的中枢神经机制。

通讯作者

张鸿飞，三级主任医师，博士研究生导师，博士后合作导师，南方医科大学珠江医院麻醉科主任。现为中国药理学会麻醉药理专业委员会副主任委员、中国老年医学学会麻醉学专业委员会常委、中华医学会麻醉学分会器官保护与支持学组副组长、广东省临床医学学会麻醉学专业委员会主任委员等。担任Ibrain英文杂志编委、《中华麻醉学杂志》通讯编委、《国际麻醉学与复苏杂志》编委及副刊《文献速览》副总编审。参与制定本行业专家共识或指南8部；主持国家自然科学基金、广东省自然科学基金等10项；在Anesthesiology, British Journal of Anaesthesia, Stroke, Diabeties, Advanced Materials, JAHA等期刊发表SCI文章30余篇；主编/主译著作十余部。主要研究方向为脑卒中及其远隔器官功能损伤机制、全身麻醉神经机制、围术期脑电监测。

梁妃学，博士研究生导师，神经生物学教授。南方医科大学生物医学工程学院数学物理系主任，粤港澳大湾区脑科学与类脑研究中心课题组长，珠江医院麻醉科双聘教授，广东省杰出青年基金获得者。主要研究兴趣包括社会行为调控神经环路机制、听觉信息处理神经机制和全身麻醉神经机制等。梁妃学团队在Neuron, Nature Neuroscience, Nature Communications, Cerebral Cortex, Cell Reports, Journal of Neuroscience发表多项研究工作。