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inscopix在觀察全麻藥物激活大腦杏仁核中的中央鎮痛環路的應用

全麻藥物可激活大腦杏仁核中的中央鎮痛環路
----Inscopix nVista神經元成像系統應用

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對于全身麻醉來說，麻醉藥物一般會引起意識的喪失，同時我們也失去了痛覺感知，于是手術得以進行。
但全身麻醉一般也會有獨立于意識喪失的鎮痛作用，具體實例就是正在手術的病人知曉手術室內正在發生的事情，醫生的交談，但這種麻醉作用的潛在神經機制還不清楚。以前，人們認為低劑量麻醉藥物可通過阻斷脊髓背角周圍的神經傳遞來誘導鎮痛作用。但這種方式下，患者在沒有疼痛的同時仍能感覺到刺激，與這一想法不符。說明低劑量的麻醉鎮痛可能在高于脊髓的水平上起作用，從而在分離出痛覺的同時，也可以感知有害的刺激。
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最近在《nature neuroscience》上發表的一篇文章對此進行了研究，研究使用了時下最熱的新技術，自由動物在體神經元鈣成像技術，為揭示鎮痛之下的神經機制提供了強有力的證據。
下面我們來一起了解這篇研究。
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結果
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實驗使用早期基因Fos作為最近激活的神經元的標志物，通過施行一個較長的實驗方案，觀察受刺激激活的神經元位置，即CeA_GA中受麻醉劑激活的Fos+細胞。
實驗中觀察到在麻醉劑作用下，CeA_GA中來自多個亞區域的神經元被激活，即神經元的多個亞群對麻醉有響應。
使用設計的CANE方法可以準確定位出受相應麻醉藥物激活的神經元。通過長時間嚴格計劃的病毒注射，可以發現在小鼠大腦左右兩側的CeA_GA均有相似大小的神經元群體，受麻醉刺激而響應。除此之外，在使用不同麻醉藥物進行的實驗發現，不同藥物引起的響應神經元有部分重疊。由于異氟烷可靠地誘導了最大數量的CeA_GA神經元群體中的Fos+響應，因此，在所有后續實驗中，研究人員將CANE與異烷麻醉結合使用以選定實驗分析的CeA_GA神經元。
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圖1，CeA_GA中受麻醉藥物激活引起的神經元群體

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為了了解自由移動小鼠在麻醉劑誘導及其維持過程中CeA_GA神經元的活動，研究人員進行了小鼠在體的鈣成像實驗。通過設計好的實驗策略在小鼠CeA_GA神經元中表達鈣指示劑GCaMP6m。隨后，使用高度集成的微型熒光顯微鏡并結合梯度折射率透鏡將小鼠大腦內部的神經元鈣活動在顯示器上進行直觀的觀察，將小鼠用異氟烷處理，并使用MIN1PIPE方法處理視頻數據，就這樣記錄到了這些活動細胞的鈣動力學變化。再次異氟醚的再次暴露激活了許多CANE-GCaMP6m捕獲的CeA_GA神經元。為了描述活動模式，他們根據單個神經元平均熒光的比率對神經元進行了排序。分析表明，在異氟烷處理期間，有89.7％的成像神經元顯示熒光增強。
通過對神經元活動數據的分析，發現在之前實驗中使用基于Fos的CANE方法選定的CeA_GA都會被異氟烷重新激活，并且也會大量被其他麻醉劑激活，這些體內成像結果有力地支持了可被異氟烷和氯胺酮麻醉作用激活的CeA_GA神經元并集的存在。
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圖2，在受異氟烷和氯胺酮麻醉期間，鈣成像方法記錄下的CeA_GA神經元活動模式