跳至内容

术后行为短暂改变,前额叶的信号发生了什么?

Frontiers in aging neuroscience · 2022-12-01

Table of contents

No titles in the blog post

Frontiers in aging neuroscience · 研究前沿

术后行为短暂改变,前额叶的信号发生了什么?

成年小鼠研究将术后短时行为改变,与前边缘皮层的内源性大麻素动态、CB1受体药理及丘脑相关细胞群联系起来,效应具有时间和对象差异。

AI科研概念插画:细胞输入与神经网络沟通的抽象光意象,非实测数据或特定分子传递机制图

手术与麻醉结束后,觅食和探索行为的恢复未必同步。2022年12月1日发表于 Frontiers in Aging Neuroscience 的研究,在成年小鼠中用多项行为组成的评分,考察术后谵妄相关的短时改变。团队关注前边缘皮层(PrL)的内源性大麻素信号,再追向丘脑背内侧核(MD)相关细胞群。信号不是一直升高,行为也不是每项都受影响;时间、细胞身份和输入关系,让这段术后变化显出不同层次。

关键发现

麻醉联合手术后,早期复合行为评分升高,PrL受体阻断和相关细胞活动增强可降低部分时点的评分;MD相关输入接收群体的改善主要见于更早时点,尚未确定完整突触机制。

阅读目录 · 7个部分

先看时间:改变集中在术后早期

研究将寻找食物、开放场活动和Y迷宫探索组合成一个Z评分,综合观察行为偏离原先状态的程度。麻醉联合手术后,小鼠在术后六小时和九小时的评分升高,二十四小时的对应比较已没有显著差异,呈现出短暂的变化窗口。

全身阻断CB1相关信号后,两种受测拮抗方式在九小时降低了复合评分。不过,整体评分的变化并非每项行为一起恢复:一种阻断剂组早期静止时间反而增加,多项运动和探索指标也未显著改变。

原论文图 1先看时间:改变集中在术后早期
先看时间:改变集中在术后早期
Figure 1:术后六、九小时复合评分升高,二十四小时不显著;全身受体阻断的评分改善主要见于九小时,各单项行为不完全同步。
来源:Liu Y et al. · Frontiers in aging neuroscience · CC BY
查看原图与英文图注 ↗

内源性信号,也经历起伏

PrL中的荧光传感信号,在麻醉开始后先下降,手术期间转而升高,随后继续波动,并在麻醉结束后逐渐回到基线附近。这条轨迹让麻醉、手术和恢复阶段,在同一曲线上显出不同的信号状态。

术后行为测试中,最明确的组间增加出现在六小时的Y迷宫,九小时对应比较未达显著,开放场信号差异也不显著。与此同时,PrL整体CB1受体蛋白在九小时较高。信号动态与受体含量提供了不同时间尺度的线索。

原论文图 2内源性信号,也经历起伏
内源性信号,也经历起伏
Figure 2:PrL传感信号随麻醉、手术和行为阶段变化,Y迷宫六小时信号与九小时受体蛋白比较分别出现增加。
来源:Liu Y et al. · Frontiers in aging neuroscience · CC BY
查看原图与英文图注 ↗

把药理范围收紧到PrL

当受体阻断范围放在PrL,AM281在六小时和九小时都降低复合评分,另一种拮抗剂hemopressin未呈显著作用。寻找食物的部分潜伏期缩短,而多项活动及探索指标仍没有显著变化。

两种药物的差别,把受体可及性和局部作用范围带进了机制问题。CB1受体可以出现在不同细胞与细胞内位置,当前药理比较尚未把这些来源逐一隔开;它首先支持PrL相关信号参与这段行为改变。

原论文图 3把药理范围收紧到PrL
把药理范围收紧到PrL
Figure 3:PrL局部AM281降低早期复合评分,hemopressin比较未达显著,多项单项行为也未显著改变。
来源:Liu Y et al. · Frontiers in aging neuroscience · CC BY
查看原图与英文图注 ↗

提高PrL细胞活动,不同群体的时间不同

提高PrL谷氨酸相关细胞活动后,六小时和九小时复合评分均降低。合用外源性大麻素nabilone时,这种改善减弱,部分探索反应也随之改变。药理信号与细胞活动在这里共同影响了行为结局。

GABA相关细胞也并非完全不参与:增强它们的活动,在九小时降低了评分,六小时未见显著改善,也未呈现相同的nabilone效应。两群细胞的参与时点与药物背景有所差别,具体下游过程仍有待确定。

原论文图 4提高PrL细胞活动,不同群体的时间不同
提高PrL细胞活动,不同群体的时间不同
Figure 4:PrL谷氨酸相关群体活动增强降低复合评分,合用nabilone后改善减弱;各单项行为呈不同变化。
来源:Liu Y et al. · Frontiers in aging neuroscience · CC BY
查看原图与英文图注 ↗

丘脑相关细胞,把问题延伸到区域联系

MD与前额叶有丰富联系,研究进一步提高MD谷氨酸相关细胞活动,看到六小时和九小时复合评分降低;PrL中的nabilone作用可减弱这种改善。较晚测试中的新臂停留也增加,而其他多项行为未显著变化。

这里调节的是MD细胞群,其影响可以经过不止一条输出。另一组海马相关激活比较未显著改善相应结局,让MD相关网络成为更具体的关注点;这仍不等于把其他海马功能或PrL的其他连接排除在外。

原论文图 5丘脑相关细胞,把问题延伸到区域联系
丘脑相关细胞,把问题延伸到区域联系
Figure 5:MD谷氨酸相关胞体群活动增强伴随评分改善,PrL局部nabilone减弱该效应;部分新臂探索改变。
来源:Liu Y et al. · Frontiers in aging neuroscience · CC BY
查看原图与英文图注 ↗

接收MD输入的PrL群体,参与早期变化

再把视线移到接收MD谷氨酸相关输入的PrL细胞群,提高其活动,在六小时降低了复合评分、缩短寻找食物的潜伏期;九小时的对应改善未达到显著。合用nabilone时,早期评分改善也减弱。

从区域细胞到输入相关接收群体,研究逐步描绘了PrL的一处参与节点。它们还接收其他信息、发出自己的输出,内源性大麻素究竟在哪些突触位置改变传递,仍需要直接的连接与功能证据。

原论文图 6接收MD输入的PrL群体,参与早期变化
接收MD输入的PrL群体,参与早期变化
Figure 6:MD输入相关PrL接收群体激活在六小时改善评分与寻找食物潜伏期,九小时对应比较未达显著;nabilone减弱早期评分改善。
来源:Liu Y et al. · Frontiers in aging neuroscience · CC BY
查看原图与英文图注 ↗

把时间和行为成分,留在机制图景里

术后的几个小时里,不同环节并不共享一张进度表。较早的输入接收群体效应,与稍晚时点的受体蛋白变化和GABA群体效应错开;这些发现把恢复过程呈现为值得继续拆解的动态问题,而不仅是某种信号整体升高或降低。

这些行为是研究术后谵妄相关过程的动物读出,尚未覆盖临床意识和认知波动的全部层次。具体受体位置、突触变化及其他输入怎样参与,仍待进一步厘清,也为理解恢复过程中的不同网络状态留下了问题。

论文信息

Liu Y, Jia S, Wang J, Wang D, Zhang X, Liu H, Zhou F, Zhang Z, Li Q, Dong H, Zhong H.
Endocannabinoid signaling regulates post-operative delirium through glutamatergic mediodorsal thalamus-prelimbic prefrontal cortical projection
Frontiers in aging neuroscience · 2022-12-01
DOI: 10.3389/fnagi.2022.1036428