Nature子刊丨失神癫痫发作期间意识受损的神经机制

Nature子刊丨失神癫痫发作期间意识受损的神经机制

失神癫痫是一种常见的儿童神经系统疾病，患者会在发作时短暂失去意识。近日，耶鲁大学研究人员在Nature Communications上发表了一项重要研究，揭示了失神癫痫发作期间意识受损的具体神经机制。

想象一下，每天多次地脱离和恢复意识，或者虽然一直保持清醒，但在这些时间里没有意识。这种高度的意识受损的发作被称为失神性癫痫发作，在儿童人群中常见。儿童发作时会经历短暂的凝视，在此期间会暂时失去意识。失神发作可以通过脑电图上记录的异常节律捕捉到，但其具体的神经机制仍不清楚。

耶鲁大学的研究人员利用Strasbourg遗传性失神癫痫大鼠(GAERS)的模型，对失神性癫痫发作期间意识受损的神经机制进行了研究。研究结果以“Decreased but diverse activity of cortical and thalamic neurons in consciousness-impairing rodent absence seizures”发表在了Nature Communications杂志上。

首先，研究人员使用听觉反应任务和自发舔液奖励任务研究癫痫发作期间的行为，发现癫痫棘波放电时，大鼠在要求更高的听觉反应任务上的表现几乎总是受损，而在要求较低的自发舔液任务中，约5%的棘波放电期间表现出一些持续的舔舐。

图1 失神发作时大鼠执行两种不同任务的行为受损

接下来，使用功能磁共振成像(fMRI)对大鼠进行成像，绘制了癫痫发作时的大脑活动。在失神性癫痫大鼠棘波样放电时，皮层fMRI信号降低而丘脑fMRI信号增加，类似于与人类失神癫痫发作时的相关变化。

图2 失神癫痫棘波放电期间相关fMRI信号

这些行为结果与fMRI血流动力学观察结果一致，表明GAERS中的棘波放电在皮质丘脑网络中有类似的生理学变化，对意识的行为影响与人类的失神癫痫相似。因此，棘波放电期间的神经元活动可能为失神发作及其症状的潜在机制提供有价值的参考。

接着，用多触点硅探针记录了大脑的神经元的电信号。单独的皮层和丘脑神经元活动表现为四种不同的癫痫发作模式之一，其中之一导致癫痫发作时整体放电的短暂初始峰值，另一种导致整体放电的持续下降。癫痫发作前40-60秒，表现为低频脑电图活动、神经元放电和行为开始下降，但高频脑电图和神经元放电节律性增加。

图3 记录失神癫痫发生皮层和丘脑神经元活动

研究团队观察到，模型大鼠不仅对外部刺激的反应与失神癫痫患儿相似，而且在癫痫发作期间，大鼠还表现出四种不同类型的神经元活动。大多数神经元在癫痫发作期间表现出持续的活动性下降，这解释了大鼠和儿童在失神发作期间大脑功能下降和意识受损的原因。然而，一些神经元在癫痫发作期间表现出持续的增加，一些仅在癫痫发作时表现出短暂的增加，而另一些则没有变化。

总的来说，长时间的大脑状态变化先于意识受损的癫痫发作，在癫痫发作期间，皮层和丘脑神经元的不同功能群产生了一个整体的短暂放电增加，随后是持续的放电减少，节律性增加。

识别失神性癫痫发作时的这四种类型神经元活动，可以为失神性癫痫儿童提供更个性化的治疗，选择性地针对某种类型的神经元进行干预，可以减少副作用。最重要的是，记录的脑电波信号可以帮助临床医生能够在发病前进行预防干预，在患者发病前进行治疗。

最后，研究人员希望通过他们的发现，使因癫痫发作期间丧失意识而打乱日常生活的儿童将能够重新回归他们的正常生活。

本文原文来自Brainmed.com