低强度聚焦超声对社会击败应激小鼠的社交回避改善作用及调控机制研究

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社交行为是促进多样性物种生存和繁殖的重要行为,然而近年来越多越多的群体出现抗拒和回避社交的现象,包括一些神经和精神类疾病患者、青少年和大学生以及疾病愈后的患者等。社交回避行为影响患者身心健康和生活质量,对个体成长和发展造成了一定的阻碍,因此探究社交回避的发病机制及新型有效的治疗方法,具有重要的社会意义和临床价值。在许多临床和动物研究中发现,社交障碍伴随着内侧前额叶皮层(medial prefrontal cortex,m PFC)的神经元活性下降和过度的神经炎症,社交回避行为作为社交障碍的一个典型表现,可能存在m PFC的结构和功能改变。低强度聚焦超声(low intensity focused ultrasound stim,LIFUS)作为一种新型的神经调控技术,具有靶向性强、时空分辨率高且安全无创等优点,可以刺激神经元产生动作电位,调控神经回路电活动,并且对过度的神经炎症反应起到一定的抑制效果,预示着超声调控可能是改善社交回避的有效手段。本文通过构建社会击败应激(social defeat stress,SDS)模型,借助LIFUS靶向调控社会击败应激小鼠左侧m PFC,观察其对社交回避的改善作用,借助光纤记录探究其对行为期间的m PFC兴奋性神经元实时钙信号变化的神经调控机制,同时利用组织和免疫染色分析了LIFUS对SDS小鼠m PFC神经细胞的影响,本实验主要结果如下:1.针对社交行为的行为学检测,发现SDS小鼠对攻击鼠的探索时间显著低于正常组,存在显著的社交回避行为,且这种回避样行为在SDS小鼠恢复三周后仍然存在。超声调控虽然在初期没有起效,但是连续三周的LIFUS可以显著改善SDS小鼠的社交回避行为。SDS小鼠在高架封闭臂的停留时间和停留时间百分比均显著高于正常组,LIFUS对SDS所致的焦虑样行为并无明显影响。2.针对m PFC兴奋性神经元的神经活动检测,发现正常实验鼠在探索攻击鼠或同种陌生鼠时能够诱发神经元活动增强,但SDS小鼠在恢复一周至三周后,其在探索攻击鼠时m PFC神经元活性没有显著增强,而LIFUS调控能够改善m PFC神经元对社交活动的响应。同时,模型恢复一周后,三组小鼠探索陌生同类鼠的钙信号变化均值无显著差异。3.针对LIFUS改善SDS社交回避行为的潜在机制研究,发现SDS小鼠m PFC的神经元细胞核数目减少,细胞排列松散。LIFUS调控组的m PFC神经元细胞核数目较SDS组多且排列相对整齐。此外,SDS小鼠m PFC小胶质细胞标记物Iba-1表达量显著高于正常组,LIFUS调控后m PFC小胶质细胞Iba-1表达量显著下降。基于以上结果,本文主要结论为:1.LIFUS能够在一定程度上改善SDS模型小鼠的社交回避行为,增加其对攻击鼠的探索时间。2.LIFUS改善SDS小鼠社交回避行为的神经机制包括增加m PFC兴奋性神经元活性,改善过度的小胶质细胞激活,保护神经元结构完整。综上所述,本研究为LIFUS改善社交回避行为的应用提供了实验基础和理论依据。
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