研究背景: 精神分裂症(schizophrenia)是一组病因未明的常见精神疾病,以幻觉、妄想、精神活动的不协调或脱离现实为特征,常有感知、思维、情感、意志和行为等多方面的障碍。多起病于青壮年,病程多迁延,年发病率约0.22‰。病因与发病机制包括遗传因素、神经生物学因素、心理社会因素等。临床表现包括阳性症状(幻觉、妄想等)、阴性症状(情感淡漠、意志缺乏等)和认知症状等。 认知过程(cognitive process)是指个体对来自环境的信息,通过感觉器官加以选择、接受,在神经通路和脑中进行编码、储存,确定其意义,并运用知识和经验解决问题的过程。包括感觉、知觉、记忆、思维和想象等过程。临床和科研领域常用记忆的好坏来评价认知水平,海马是参与记忆形成的重要脑区之-,在认知领域被广泛研究。据报导,75％-85％的精神分裂症患者出现认知损害。它常提前于其它症状出现,并在其它症状治疗好转后持续存在。到目前为止,还没有很好的改善精神分裂症患者认知损害的药物。 精神分裂症动物模型主要有以下三类:A.特定脑区毁损模型：涉及的脑区有丘脑、海马、杏仁核、前额叶皮层等；毁损方法有药物或生化试剂毁损、液压打击、电刺激、旋转切割等；B.神经药物学模型：作用于多巴胺系统、5-HT系统、谷氨酸系统、GABA系统等；C.社会环境模型：如母婴分离、隔离饲养等。 评价认知损害的行为学指标有空间记忆、反向学习、对新异刺激的反应等；电生理指标有长时程增强(LTP)、事件相关电位(ERP)等。反向学习(reversallearning)指个体在习得一定反应策略后,重新学习与先前所学完全相反的反应策略的过程。它主要反映个体的认知灵活性。精神分裂症患者通常表现出认知策略的固着性。学习和记忆过程的神经基础是神经元之间的连接,即突触在形态和功能上的改变,这种改变称为突触可塑性(synaptic plasticity)。突触效应的长时程增强(LTP)是一种有效评价突触可塑性的电生理指标。中枢神经系统的许多损伤是由于离子通道功能被破坏造成的,细胞膜上的离子通道是许多药物的作用靶点。钾通道是在脑内分布最广、类型最多的一类离子通道。钾电流对神经元兴奋性的调节尤为重要。大鼠海马神经元在不同水平上表达瞬时外向钾电流,它们参与调节动作电位的起始,在复极化过程中起重要作用,并调节不同类型神经元的发放频率。 目的: 建立精神分裂症动物模型(腹侧海马毁损,隔离饲养),并通过反向学习、空间记忆、LTP等指标验证认知能力的改变；通过检测认知损害模型大鼠脑脊液对海马CA1区锥体细胞离子通道的影响,研究海马在认知改变中的作用及电生理机制。 材料与方法: 采用脑内微量注射和隔离饲养法制作精神分裂症动物模型,取28只雄性Wistar大鼠,其中21只为成年鼠,体重250-300g; 7只为刚刚断乳(出生21天)的鼠。将21只成年鼠随机等分为3组：毁损组(lesion group, n=7),左右两边腹侧海马脑区(前囟后4.4-6.8mm,中线旁4.5-5.8mm,从脑表面起深度4.5-7.2mm)微量注射N-甲基-D-天门冬氨酸(NMDA)药物,手术后缝合头皮恢复1周；假手术组(sham group, n=7),两边腹侧海马脑区微量注射相同量的生理盐水,手术后缝合头皮恢复1周：正常组(normal group, n=7),不做任何处理。刚刚断奶的鼠为隔离组(isolated group, n=7),从断奶之日起隔离饲养8周。建模后采用Morris水迷宫测试大鼠的空间记忆和反向学习能力,然后记录从丘脑到前额叶皮层LTP,最后抽取脑脊液作为药物,用膜片钳记录其对乳鼠海马CA1区神经元细胞电压门控钾离子通道电流的影响。对数据进行配对t-检验和单因素方差分析。抽取脑脊液后,大鼠在麻醉状态下灌流取脑,行冰冻切片、HE染色。 结果: 水迷宫测试结果显示：在定位航行训练和反向学习训练中,游泳时间和路程在隔离组与正常组无统计学差异,游泳时间在毁损组和假手术组较正常组大,游泳路程在毁损组、假手术组与正常组无统计学差异；在空间探索测试中,平台象限游泳时间百分比、穿越平台次数在隔离组均小于正常组,在毁损组和假手术组与正常组无统计学差异；在反向探索测试中,原平台象限及新平台象限游泳时间百分比在隔离组、毁损组和假手术组与正常组均无统计学差异,穿越平台次数在各组均较正常组小；在记忆保留测试中,原平台象限游泳时间百分比在隔离组、毁损组和假手术组均较正常组大,新平台象限较正常组小,穿越平台次数较正常组小。 LTP测试结果显示：刺激丘脑背外侧核团可引起内侧前额叶皮层的兴奋性突触后反应(PSP),高频刺激可诱发出被刺激突触的LTP至少达2小时。用PSP斜率相对于基线的百分比来反应PSP的幅度。隔离组PSP幅度显著低于正常组,毁损组PSP幅度显著低于假手术组和正常组,假手术组和正常组无统计学差异。 膜片钳测试结果显示：隔离组较正常组瞬时外向钾电流(IA)峰值增大,电流—电压关系(I-V)曲线升高,毁损组和假手术组与正常组无统计学差异；毁损组较假手术组和正常组IA失活曲线右移,隔离组与正常组无统计学差异。 结论: 1、隔离饲养和腹侧海马毁损均可影响大鼠认知能力,在空间记忆、反向学习、记忆保留方面影响不完全相同。 2、大鼠隔离饲养和腹侧海马毁损均可使神经元突触可塑性降低。 3、丘脑背外侧核团与前额叶皮层之间存在突触连接,海马参与了从丘脑背外侧核团到前额叶皮层的信息传递。 4、大鼠隔离饲养和腹侧海马毁损均产生脑脊液成分的改变,进而造成对钾离子通道的影响。