γ神经网络振荡在深部脑刺激改善抑郁症状中的作用研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81801339
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1007.心境障碍
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Studies have shown that deep brain stimulation (DBS) can effectively improve the symptoms of patients with depression, but the specific mechanism is not clear, which may be related to the neuronal activity. The gamma oscillations mediated by the intermediate neurons are involved in the synaptic regulation and are regulated by several neurotransmitters. Clinical studies suggested that the decrease of gamma oscillations in the brain of the depressive patients was associated with the severity of depression. We also found that the gamma oscillations in the prefrontal cortex and hippocampal significantly decreased in the depression model rats. Accordingly, we hypothesize that DBS promote the antidepressant effects through the increase of gamma oscillations to increase synaptic plasticity by maintaining the homeostasis of neurotransmitters. In this study, we verify the antidepressant effect of DBS through various behavioral tests in normal and depressive rats. We used in vivo multi-channel recording technology to observe the effect of DBS on gamma oscillations, and used molecular biology technology to observe the effect of DBS on synaptic function. We further define the role of gamma oscillations in the effect of DBS by increasing the emotion related brain region gamma oscillation (photo genetic technology) or blocking the gamma oscillation (GABA receptor antagonist) to explore the mechanism of DBS. We studied the mechanism of the oscillatory and synaptic function of the gamma neural network in the antidepressant effect of DBS from molecular cell to whole level, and provided a new perspective for the targets of DBS.
深部脑刺激(DBS)能有效改善抑郁症患者的症状,但机制不明。研究表明DBS可影响神经元同步化活动,与参与突触调节的γ振荡关系密切。临床研究提示抑郁患者脑中γ振荡减少,其减少程度与抑郁的严重程度有关。我们前期发现抑郁模型大鼠前额叶皮层和海马γ振荡相比正常大鼠明显减少。据此我们假设DBS对抑郁症状的改善有可能通过增加脑区间γ振荡并促进突触可塑性来实现的。本研究拟采用正常和抑郁模型大鼠,在整体水平上通过动物行为学方法验证DBS的抗抑郁作用;在器官水平上通过在体多通道记录明确DBS对γ振荡的调节作用;在细胞水平上通过分子生物学方法观察DBS对突触功能的影响。并进一步通过增加情绪相关脑区γ振荡(光遗传技术)或者阻断γ振荡(γ-氨基丁酸受体拮抗剂)的方式明确γ振荡在DBS治疗中的作用,探讨DBS的作用机制。本研究为DBS的作用靶点提供新视角,为DBS的临床应用提供客观依据。

结项摘要

大约四分之一的抑郁症患者抗抑郁药治疗无效,是临床工作中亟待解决的问题。我们前期的研究结果提示深部脑刺激(deep brain stimulation, DBS)能显著改善抑郁模型动物的抑郁样行为,但机制不清。海马和腹内侧前额叶皮层(vmPFC)之间的神经元γ频率同步化活动(γ振荡)调控的突触传递可能在与抑郁相关的情绪过程中起重要作用。本项目通过在慢性不可预知应激(CUS)抑郁大鼠中记录DBS刺激前后不同时间内vmPFC-海马通路神经元电活动探索DBS抗抑郁的作用机制。我们发现4周的DBS刺激具有显著的抗抑郁作用,且能改善抑郁模型大鼠的学习和记忆能力。对局部场电位(LFP)震荡结果的分析表明,模型大鼠的vmPFC和海马中γ振荡显著低于正常大鼠,急性(1小时)的DBS刺激能瞬时显著增加γ振荡,加强神经元的同步化活动。γ-氨基丁酸受体拮抗剂抑制γ振荡后,DBS的抗抑郁作用减弱,这证明了vmPFVC-海马通路的γ振荡是DBS抗抑郁的重要机制。4周的DBS刺激能改善抑郁模型大鼠海马中的兴奋-抑制失衡,降低谷氨酸并增加γ-氨基丁酸的含量,改善突触损伤,增加突触数目。但DBS对vmPFC和海马中的γ振荡增加作用持续时间有限,在DBS停止24小时后无显著的增加作用,这提示DBS抗抑郁及突触改善作用可能存在其它的机制。为此,本项目进一步分析DBS是否通过mTORC信号通路发挥作用。结果显示,4周DBS治疗显著增加了模型大鼠海马中BDNF/Akt/mTOR信号通路的表达。这些结果提示vmPFC-海马通路的γ振荡以及BDNF/Akt/mTOR信号通路是DBS的抗抑郁及改善认知的重要机制,可能在DBS的急性以及长期抗抑郁中发挥作用。这为DBS对瞬时神经元活动的调节乃至信号通路的长期变化提供了理论依据。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Deep brain stimulation improved depressive-like behaviors and hippocampal synapse deficits by activating the BDNF/mTOR signaling pathway
深部脑刺激通过激活 BDNF/mTOR 信号通路改善抑郁样行为和海马突触缺陷
  • DOI:
    10.1016/j.bbr.2021.113709
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    Behavioral brain research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zuoli Sun;Lina Jia;D;an Shi;Yi He;Yanping Ren;Jian Yang;Xin Ma
  • 通讯作者:
    Xin Ma
Low-intensity pulsed ultrasound ameliorates depression-like behaviors in a rat model of chronic unpredictable stress.
低强度脉冲超声改善慢性不可预测应激大鼠模型的抑郁样行为
  • DOI:
    10.1111/cns.13463
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    CNS neuroscience & therapeutics
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Zhang J;Zhou H;Yang J;Jia J;Niu L;Sun Z;Shi D;Meng L;Qiu W;Wang X;Zheng H;Wang G
  • 通讯作者:
    Wang G
Effects of different patterns of electric stimulation of the ventromedial prefrontal cortex on hippocampal-prefrontal coherence in a rat model of depression
腹内侧前额叶皮层不同电刺激模式对抑郁大鼠模型海马-前额叶一致性的影响
  • DOI:
    10.1016/j.bbr.2018.08.032
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    BEHAVIOURAL BRAIN RESEARCH
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Jia, Lina;Sun, Zuoli;Ma, Xin
  • 通讯作者:
    Ma, Xin
Shi-Zhen-An-Shen Decoction, a Herbal Medicine That Reverses Cuprizone-Induced Demyelination and Behavioral Deficits in Mice Independent of the Neuregulin-1 Pathway.
时珍安神汤,一种逆转铜宗诱导的脱髓鞘和独立于 Neuregulin-1 通路的小鼠行为缺陷的草药
  • DOI:
    10.1155/2021/8812362
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Neural plasticity
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Ma C;Wu Y;Liu X;He Y;Jia Y;Chen P;Yin D;Ning Y;Xing G;Sun Z;Jia H
  • 通讯作者:
    Jia H
Reduced Plasma Dopamine-β-Hydroxylase Activity Is Associated With the Severity of Bipolar Disorder: A Pilot Study.
血浆多巴胺-β-羟化酶活性降低与双相情感障碍的严重程度相关:一项初步研究
  • DOI:
    10.3389/fpsyt.2021.566091
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Frontiers in psychiatry
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Sun Z;Bo Q;Mao Z;Li F;He F;Pao C;Li W;He Y;Ma X;Wang C
  • 通讯作者:
    Wang C

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其他文献

前脉冲抑制相关基因的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    生理科学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙作厘;贾军;虞芬;汪璇;王晓民
  • 通讯作者:
    王晓民
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    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
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    --
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  • 作者:
    孙作厘;薄奇静
  • 通讯作者:
    薄奇静

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孙作厘的其他基金

24羟基胆固醇调控前额叶皮层-外侧缰核通路在抑郁症中的作用及相关机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
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    55 万元
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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