这项研究为研究失神发作时大脑中发生的细胞事件打开了新的窗口

起初,老师把她六岁的学生描述成心不在焉的白日梦者。这个男孩上课时注意力不集中。当老师仔细观察这个男孩时,她意识到他不是白日做梦。他经常茫然几秒钟,当她叫他的名字时,他没有回应。有时,他会眨很多眼,眼睛就会翻起来。

老师和孩子的父母谈了他的有关行为。他的父母带他去看医生,经过几次检查,他被诊断出患有失神性癫痫和处方药。失神性癫痫是儿童最常见的癫痫类型。

在大约80%的失神发作儿童中,发作通常在青春期左右停止。其余20%的患者将继续癫痫发作,”贝勒医学院神经学和神经科学讲师、第一作者兼通讯作者Jochen Meyer博士说。失神发作,即使停止发作,也是一种致残性疾病,因为失神发作会导致儿童在形成期短暂失神。”

“这些儿童中的许多还患有注意力缺陷障碍,尽管接受了药物治疗,甚至在癫痫发作停止后,仍有40%的患者会持续存在这种障碍,”合著者之一、贝勒大学神经学和神经科学助理教授Atul Maheshwari博士说。我们需要更好地了解失神发作时大脑中会发生什么。”

这就是研究人员在这项研究中所取得的成果。他们使用了一种称为2光子显微镜的新技术,使他们能够在清醒小鼠的大脑中同时看到许多单个神经元的放电活动。他们将这些观察结果与脑电图相结合,测量大脑同一区域的电模式。结果完全出乎意料。

“就像在没有指挥的情况下听管弦乐队”

几十年来,研究人员已经知道,患有失神性癫痫的人,其典型的脑电图显示了在癫痫发作期间重复出现的电活动的波峰模式。

“尖峰和波浪模式是非常可复制的,在这段时间内,孩子会停下来盯着看。但是没有人研究过脑细胞自身在其中一次发作中的作用,”合著者、神经学、神经科学、分子和人类遗传学教授、贝勒蓝鸟圈发展神经遗传学实验室主任杰弗里·诺贝尔斯博士说。

研究人员仔细观察了一个失神癫痫基因小鼠模型视皮层区域神经元的放电活动。他们使用新的双光子显微镜技术,同时观察许多脑细胞的放电活动,其方式类似于使用谷歌地图放大查看附近一组单独房屋的人。

与此相关的Storiesalzheimer的药物逆转了青春期暴露于酒精中的大鼠的大脑损伤,这些大鼠的大脑细胞缺失被发现与空间中的微重力和它对大脑的影响有关“我们从脑电波的波峰和波状图中预测到,行为癫痫发作时脑细胞的R也会是一种有节奏的活动。相反,我们看到了一个不协调的射击活动,这是一个很大的惊喜,”诺贝尔斯说,他还担任卡伦捐赠的神经遗传学主席。人们一直认为,在“尖峰”期间,细胞会燃烧,在“波浪”期间,它们会安静。这种反复出现的棘波和波是这种癫痫的特征,所以我们假设这是基于产生脑电波的细胞的行为。但事实上,我们发现细胞行为和脑电波之间似乎没有统一的联系。”

“正常情况下,人脑就像管弦乐队一样,在演奏优美的音乐,每个演奏者都能理解其他人在演奏什么。我们认为,当癫痫发作开始时,“神经元管弦乐队”会演奏非常响亮和强烈的音乐。当癫痫发作结束时,神经元会重新开始播放单调的音乐。相反,我们发现在失神发作期间,音乐音量下降,“音乐家”在不与其他人协调的情况下演奏音乐。他们大多数人根本不在演奏,就好像指挥不在那里一样。当癫痫发作结束时,就好像指挥家回来了,组织乐师们再次和睦地演奏。”

有趣的是,在脑电图中的节律性波峰和波信号开始前几秒钟,脑细胞活性开始下降。

迈耶说:“未来可能有兴趣进一步研究癫痫发作前细胞活动的减少是否可以用来预测这些症状。”

研究人员对癫痫领域的贡献为了解失神发作时大脑中发生的细胞事件打开了一扇窗户。

马赫什瓦里说:“既然我们知道‘管弦乐队’是无序的,我们可以寻找方法在细胞水平上治疗癫痫发作的潜在原因。”

失神发作一天可能会发生100次,但它们很微妙,只持续几秒钟,因此它们经常被低估或诊断得很晚,因为它们很容易被误认为是白日梦。

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