光遗传诱导癫痫：一种新的癫痫动物模型？
分享一点自己硕士期间做的部分工作，可能对大多数科研工作者来说，提都不会提。但对我而言，她就像我怀胎十月生下的一个孩子，可能她不像别人家孩子亭亭玉立，美貌与智慧并存，但她还是这个世界上唯一的她。
在小鼠右腹侧海马注射pAAV-CaMKIIα-ChR2(H134R)-mCherry，三周后埋植光纤插芯，部分小鼠在右侧运动皮层M1埋上多通道电极，在体记录皮层场电位。一周后开始诱发癫痫。光激活组小鼠皮层场电位振幅在诱导期及癫痫发作期较基线状态显著增加，癫痫发作期出现典型的癫痫样放电，功率谱密度增高。同时，可以观测到小鼠从低到高不同级别的癫痫发作。关闭激光后小鼠癫痫发作程度逐渐降低，直至恢复正常运动。同时，随着光诱导癫痫次数增多，癫痫发作的潜伏期逐渐缩短，最后逐渐趋于稳定。
（癫痫发作视频）
原理：光遗传学是一项涉及光学、软件控制、基因操控、电生理等多领域的神经操控技术。自2005年斯坦福大学KarlDeisseroth实验室首次通过在神经细胞中表达海藻光敏蛋白Channelrhodopsin-2 (ChR2)，实现用不同波长的光刺激精确调控神经的放电活动。长久以来，我们对复杂的神经网络的调控都停留在电刺激、磁刺激或化学刺激等非特异性水平，光遗传学技术的出现使得微创、精准操纵特定神经元，探究特定神经环路与大脑功能之间的关系成为可能，这无疑是神经科学领域一个跨越式的进步。这一技术在2010年被Nature Methods杂志评为年度方法，同年被Science杂志选为近十年重大突破之一。
光遗传学技术需要运用工具病毒将光感离子通道或G蛋白偶联受体（如ChR2、NpHR、Arch等）表达于神经系统特定类型细胞中。在不同波长的光刺激下，这些光敏通道或蛋白通过选择性转运Cl-、Na+、H+、K+或通过激活GPCR下游信号通路，造成细胞膜两侧膜电位发生变化，诱导细胞兴奋或者抑制。对于最常用的光激活型光敏通道ChR2来说，当有472 nm蓝色激光照射时，这些通道蛋白打开，钠钾等阳离子大量内流，诱导神经元发生去极化、产生动作电位。本研究将携带有ChR2基因的腺相关病毒注射小鼠腹侧海马，通过光遗传特异性诱导海马CaMKIIα兴奋性神经元的过度激活，从而造成小鼠癫痫发作。
优点：此模型可以根据实验需要调节癫痫发作的时期、发作频率和严重程度，可以有效避免传统药物诱导持续性癫痫模型中小鼠因海马神经元过度持续兴奋导致的神经元死亡和焦虑样行为改变。同时，光遗传诱发癫痫过程中动物的零死亡率，以及癫痫诱发的持续可重复性和高成功率也是其相对于经典持续性癫痫模型的一大优势。
它是否可以成为一种新的动物模型来作为癫痫研究和药物筛选的工具呢？我个人觉得有一定的潜力。我自己也试过腹腔和脑局部注射KA来诱导经典的癫痫模型。但我发现我的成功率并不高，药少了诱发不出来，药多了，可能癫痫过度死亡了。即使诱导成功了，后期的慢性癫痫也会有动物死亡。当然，有可能我是个新手，对经典模型的制作缺乏经验。但我的这个光遗传癫痫模型，每只都能诱发，每天都能诱发，次数和严重程度可以由个人控制。诱导癫痫发作的潜伏期，癫痫持续时间，发作严重程度可以立马观测出来，这些都可以作为抗癫痫药物筛选的评价指标。当然，需要更多的研究去证实，我也希望有人可以去尝试，哪怕只有一两个。
PS：这个光遗传癫痫模型是我在跟组里师兄做神经环路研究时，意外发现的。然后，自己慢慢摸索光强，给光频率，刺激时间，后来确定下来的方案就能非常稳定诱导癫痫了。
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https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2020.633725/full
