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目的脊髓损伤可以导致多层次的中枢神经系统的重塑,其中就包括大脑皮层。本实验使用双光子显微镜活体观察的方法探究脊髓半切后小鼠大脑双侧后肢感觉和运动皮层树突棘和轴突膨体的变化以探讨脊髓损伤后皮层的重塑问题。方法将40只YFP小鼠随机分为两大组：感觉皮层组和运动皮层组,每组20只,每大组再随机分为两小组：对照组和脊髓损伤组(SCI组),每组10只,对照组切除椎板不损伤脊髓,脊髓损伤组切除椎板同时半切左侧胸段脊髓(T12)。分别在脊髓损伤前1天、损伤后3天(3d)、2周(2w)和1月(1m)时对两侧后肢感觉皮层(感觉皮层组)和运动皮层(运动皮层组)区域各成像四次。通过对同一位置的同一树突棘或轴突膨体(运动皮层)在不同时间点图像的对比,统计出新形成、消失和稳定存在的树突棘或轴突膨体(运动皮层)的数量,计算变化的概率以及和时间的关系,同时计算出稳定、消失、新形成的树突棘在以后较长时间段的存活率。结果感觉皮层重塑方面,与对照组相比,SCI组半切后3d和2w时对侧感觉皮层新形成的树突棘明显增加,双侧感觉皮层在脊髓半切后2w和1m时消失的树突棘明显增多,稳定的树突棘数量明显减少。在损伤后3d到2w期间,SCI组双侧皮层的原本稳定的树突棘的存活率明显下降。与SCI组对侧皮层和对照组相比,SCI组同侧皮层消失的树突棘重新出现的概率下降。在损伤后2w到1m期间,SCI组双侧皮层新形成的树突棘的存活率下降。运动皮层重塑方面,与对照组相比,SCI组半切后在1个月内两侧运动皮层轴突膨体并无明显变化;而在树突棘方面,与对照组相比,SCI组双侧运动皮层在脊髓半切后2w时消失的树突棘明显增多,稳定的树突棘数量明显减少,半切后1m时对侧运动皮层新形成的树突棘明显增加。在损伤后3d到2w期间,SCI组双侧运动皮层的原本稳定的树突棘的存活率明显下降,消失的树突棘重新出现的概率下降。在损伤后2w到lm期间,SCI组对侧运动皮层新形成的树突棘的存活率下降。结论脊髓半切后小鼠后肢感觉和运动皮层均发生重塑,重塑发生在两侧皮层。重塑不仅涉及树突棘的减少,也存在大量新形成的树突棘。对于运动皮层来说,皮层中突触的重塑主要发生在突触后组成部分树突棘而非突触前组成部分轴突膨体。在脊髓损伤后前期,感觉皮层重塑主要发生在半切对侧皮层,以树突棘新形成为主;其后重塑便涉及双侧皮层,以树突棘消失为主。脊髓损伤后,感觉和运动皮层以往稳定的树突棘不再稳定,消失后的树突棘的重新出现的概率下降,新形成的树突棘的存活率同样下降。