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目的:通过脊髓本体感觉神经轴突末梢以及运动前神经元(promotor neurons)与运动神经元(motor neuron,MN)间突触连接的数量变化,探索给予不同频率的闭环性电刺激训练,脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)后小鼠脊髓感觉-运动神经环路的变化情况。通过鞘内注射神经递质拮抗剂,观察脊髓诱发电位的改变,探索经过特定频率闭环性电刺激训练后,小鼠脊髓感觉-运动神经环路中神经元间形成突触连接的类型,以期为闭环性电刺激训练促进脊髓损伤小鼠脊髓感觉-运动神经环路重塑的机制提供重要线索。方法:(1)利用荧光金(fluorogold,FG)逆行标记支配胫骨前肌(tibialis anterior,TA)的运动神经元,通过运动神经元所在的脊髓节段,确定脊髓电极的植入位置。(2)在正常小鼠TA记录脊髓诱发电位,通过鞘内注射河豚毒素(tetrodotoxin,TTX),确定电信号经过不同神经环路传导途径形成的波形。(3)鞘内注射不同类型神经递质受体的拮抗剂(AP5:谷氨酸受体中NMDA受体的拮抗剂;PTZ:γ-氨基丁酸受体中GABA-A受体的拮抗剂;CNQX:谷氨酸受体中AMPA/Kainate受体的拮抗剂),分析小鼠脊髓损伤后,脊髓诱发电位的改变,确定与TA运动功能相关的感觉-运动神经环路中神经元间形成突触连接的类型。(4)利用免疫组织化学方法及Imaris软件3D建模,量化统计分析脊髓损伤前后,TA运动功能相关的本体感觉神经轴突末梢及运动前神经元与运动神经元间突触连接的数量变化。(5)利用免疫组织化学方法及Imaris软件3D建模,观察TA运动功能相关的本体感觉神经及运动前神经元与运动神经元间突触连接的改变,从而筛选促进脊髓损伤后脊髓感觉-运动神经环路重塑的有效闭环性电刺激频率。(6)利用鞘内注射谷氨酸受体拮抗剂CNQX,分析经过有效频率的闭环性电刺激训练后,可能重塑的脊髓感觉-运动神经环路中神经元间形成突触连接的类型。结果:(1)FG逆行标记结果显示,支配TA的运动神经元分布在脊髓的L2～L4节段,确定了脊髓硬膜外电极植入的位置。(2)鞘内注射TTX的结果显示,TA记录脊髓诱发电位的波形包括早期响应(电信号直接经过传出神经到达TA)、中期响应和晚期响应(电信号经过神经元间多突触传递到达TA)。(3)鞘内注射神经递质受体拮抗剂的结果显示,脊髓损伤破坏了 TA运动功能相关的脊髓感觉-运动神经环路中神经元间谷氨酸能(glutamatergic,Glu)突触的连接,阻断了谷氨酸与AMPA/Kainate受体的结合。(4)免疫组织化学方法结合Imaris软件3D建模,量化统计分析的结果显示,小鼠脊髓损伤后,TA运动功能相关的本体感觉神经轴突末梢数量以及运动前神经元与运动神经元间Glu突触连接数量都显著减少。(5)免疫组织化学方法结合Imaris软件3D建模,量化统计分析的结果显示,相较于其它刺激频率,10 Hz～20 Hz闭环性电刺激能够显著增加TA运动功能相关的本体感觉神经轴突末梢的数量以及运动前神经元与运动神经元间Glu突触的连接数量。(6)鞘内注射AMPA/Kainate受体拮抗剂CNQX的结果显示,10 Hz～20 Hz闭环性电刺激可促进TA运动功能相关的脊髓感觉-运动神经环路中神经元间形成Glu突触连接。结论:小鼠脊髓全横断损伤破坏了 TA运动功能相关的脊髓感觉-运动神经环路中神经元间多突触的连接。10 Hz～20 Hz闭环性电刺激训练后,显著增加了 SCI小鼠脊髓中支配TA的运动前神经元与运动神经元间Glu突触的连接以及本体感觉神经轴突末梢的数量。这对于进一步探讨特定频率的闭环性电刺激重塑脊髓损伤后脊髓感觉-运动神经环路的机制具有重要的指导意义。