癲癇以腦神經元異常放電引起反復癇性發作為特征。建立癲癇動物模型對研究癲癇的發病機制及治療具有重要意義。近年來建立了多種動物模型, 主要包括化學點燃和電點燃模型等。經典的癲癇電點燃是對大腦邊緣結構進行重復的電刺激, 導致逐漸增強的后放電和行為學上的癲癇發作。電點燃形成后, 即使不再給予刺激, 異常的癇性放電可以持續很長時間, 甚至終生。電刺激癲癇動物模型具有誘導致癇的優點, 而且與人類癲癇發生和形成極為相似。現就電點燃模型、電刺激的部位、參數, 動物點燃的行為表現、點燃方法及病理機制進行綜述
引用本文： 蘇磊, 韓濤, 臧軻君, 位坤坤, 王玉良, 王勝軍, 趙秀鶴, 遲兆富, 劉學伍. 電刺激癲癇動物模型的研究進展. 癲癇雜志, 2016, 2(1): 48-54. doi: 10.7507/2096-0247.2016 復制
癲癇動物模型分為離體模型和整體模型。離體模型主要包括神經元模型和腦片模型，目前主要用于抗癲癇藥物(AEDs)的篩選研究。整體模型主要包括電點燃模型和化學點燃模型。本文將主要介紹電點燃模型。
1967年，Goddard首先制作了點燃癲癇動物模型，隨后此模型應用越來越廣泛，成為復雜部分性發作顳葉癲癇的常用模型[1]。經典的癲癇電點燃是對大腦邊緣結構進行重復的電刺激，導致逐漸增強的后放電和行為學上的癲癇發作。電點燃被公認為是一種理想的癲癇動物模型, 其致癇性增高，具有長久的保留能力, 較好地模擬了人類癲癇的進行性發展和長期反復的自限性發作形式。因此，電刺激癲癇動物模型為研究人類癲癇發病機制和研究藥物有效性, 以及尋找新的和更有效的藥物及治療方法，提供了一個理想的動物模型。
電點燃模型是模擬人類癲癇復雜部分性發作及其繼發全身性發作的癲癇動物模型，它能較好的模擬癲癇進行性發展和長期反復的自限性發作的特點，如能產生腦內局限性病灶、降低癲癇發作的閾值、且逐漸增加癲癇發作的持續時間、加重癲癇發作的病情、最終導致自發性癲癇的發生。判斷癲癇動物模型是否符合人類癲癇的標準：動物模型發作行為和生物電發放與人類癲癇一致；如果無癇性發作癥狀，腦電圖(EEG)須顯示有癲癇樣放電(生物電異常發放)。
1 電點燃模型分類
目前國際應用最廣泛的癲癇動物模型是post-SE模型, 它的主要特點是:①有初始的癲癇持續狀態；②有明確的神經病理損傷，且海馬以外的損傷更廣泛；③模型動物的癇性行為與EEG同步；④模型穩定, 有較高的自發性癲癇發作率。
1.1 急性單次電刺激驚厥模型和最大電休克模型
急性單次電刺激驚厥模型是單純部分發作的一種常用模型，直接電刺激動物的大腦皮質，該法是20世紀30年代由Adrain首創。電休克模型(Maximal electroshock model, MES model)是目前使用較多的模型之一，常常用于模擬人類強直陣攣大發作，并能用于抗強直-陣攣癲癇大發作的AEDs篩選。但由于無自發發作, 且易致動物死亡, 一般只用于單次發作研究。
1.2 角膜電刺激點燃模型
角膜電休克點燃模型常用于慢性癲癇模型的制備。角膜電休克小鼠適合于AEDs活性的基本篩查[2]，但小鼠死亡率高，且觀察不到連續的癇性行為。
1.3 經典電刺激點燃模型
經典電刺激點燃模型是與人類癲癇發生、形成具有高度相似性的慢性癲癇模型。經典的癲癇電點燃是對大腦邊緣結構進行重復的電刺激，導致逐漸增強的后放電和行為學上的癲癇發作。經典點燃模型又分為快速點燃和慢點燃兩種模型。Lothman等[3]創立了快速癲癇點燃模型。快速點燃模型需要幾小時到幾天的時間，這樣一個完全點燃狀態不是永久性的。慢點燃癲癇模型需要數周時間，甚至數月，以等強度的刺激在一定的時間間隔下重復刺激動物邊緣腦區的某一部位, 導致癲癇活動強度逐漸增加，最終出現全面性癲癇發作。Goddard等指出，前扣帶回皮質區和嗅覺邊緣系統這兩個區域更容易點燃成功[1]。Mansoureh等發現創傷性腦損傷可以加速實驗鼠的電點燃[4]。目前用于難治性癲癇研究的主要是杏仁核點燃模型, 海馬點燃模型次之。電點燃是在腦內形成一個致癇灶，電點燃引起的自發性邊緣系統癲癇與人類顳葉癲癇在癥狀學、神經病理學和行為學方面均很相似。
1.4 post-SE模型
Simonatoet等提出，真正的癲癇動物模型應當有自發性癲癇發作[5]。對于經典的電點燃模型來說，只有經過上百次的刺激后動物才出現自發性癲癇發作, 工作量很大，因而研究轉向新的動物模型，該模型希望在相對較短的時間使動物出現自發性癲癇發作，于是出現了post-SE模型。電刺激post-SE模型最初由Lothman等建立。該動物模型的神經病理特征類似于內側顳葉癲癇(Mesial temporal lobe epilepsy, MTLE)，比經典電點燃模型更準確，post-SE模型與MTLE病人相比，海馬以外的損傷更廣泛。損傷的程度與癲癇持續狀態的持續時間和嚴重程度有關, 也取決于post-SE模型使用[6]。該模型的主要特點是電刺激引發初始的癲癇持續狀態，隨后出現一個“潛伏期”，然后才出現漸進式的自發性癲癇發作。這個潛伏期最初被叫做“沉默期”，因為此期無癲癇癥狀。后來發現這一叫法是不合適的，因為在此期間EEG記錄到明顯的癇性活動。post-SE模型和經典電點燃模型之間有著顯著的神經病理差別：即癲癇持續狀態伴隨苔蘚出芽、廣泛的細胞損傷、血腦屏障破壞、海馬膠質增生, 這些神經病理特征幾乎不會在經典電點燃模型中出現[7]。對此模型來說，刺激海馬和杏仁核，兩者有明顯的差異。刺激杏仁核誘導癲癇持續狀態的成功率高達89%~100%[7]。刺激大鼠基底側杏仁核54%~83%發展成為癲癇, 刺激大鼠外側杏仁核88%發展成為癲癇。刺激大鼠海馬和杏仁核，兩者的行為學也大不相同，主要區別見下文(電刺激癲癇模型的行為表現)。
2 電點燃模型的優缺點
2.1 急性單次電刺激模型和MES模型
急性單次電刺激模型和MES模型制作方法簡單, 實驗動物不需長期喂養, 避免了外源性化學物質進入體內影響實驗結果, 對篩選AEDs以及測定誘發癲癇發作的閾值有很大價值, 但無自發性發作, 且MES模型易致動物死亡。
2.2 角膜電刺激點燃模型
角膜點燃模型常用于慢性癲癇模型的制備。角膜點燃小鼠適合AEDs活性的篩查。但是小鼠死亡率高，且不能觀察連續的癇性行為，一般不作為難治性癲癇動物模型的制備。
2.3 經典電刺激點燃模型
快速點燃模型需要的時間短，但是它的完全點燃狀態不是永久性的，且一般無自發性發作。慢性反復電刺激模型穩定性好，致癇效應相對持久，其癇性行為規范，可控性和重復性好，易于判別與定量研究，具有自發性(數以百計的電刺激誘導癲癇發作后)和誘發癇性發作的優點，不易死亡，與EEG變化同步，和人類癲癇的病理變化一致，是一種較理想的實驗動物癲癇模型。但是只有經過百計的刺激誘導癲癇發作后動物才出現自發性癲癇發作, 工作量太大，且經典點燃模型動物的病理損傷較輕微，甚至無病理損傷。
2.4 post-SE模型
post-SE模型的一個主要優點就是在最初的大腦刺激之后潛伏期的存在，該潛伏期提供了一個測試AEDs的機會, 同時提供了一個時間窗口來改變或阻止癲癇發生[8]。電刺激模型的一個重要的優點是, 一旦癲癇持續狀態已經開始，可以及時停止刺激，這樣可以在一定程度上控制對動物的損害。研究發現該模型實驗鼠有一個漸進的每日癲癇發作頻率，這非常適合測試AEDs [9]。但是，該模型與MTLE病人相比，海馬外的損傷更廣泛。另外，該模型實驗鼠出現癲癇持續狀態之后，CA1-3區保存完好, 這表明此模型并不能復制經典的海馬硬化模型，因為MTLE病人的CA1區經常完全消失[10]。
3 電刺激的部位、參數、影響因素及行為表現
3.1 電刺激的部位
目前用于建立癲癇動物模型的動物有很多：鼠、兔、犬、貓、恒河猴和狒狒等。研究發現雄性成年Wistar大鼠用于點燃模型具有先天的優勢[11]。電刺激腦的許多部位都可引起點燃，如杏仁核、蒼白球、梨狀皮質、嗅區、前新皮質、鼻內側皮質、嗅球、隔區、視前區、殼核尾部和海馬。Goddard等指出，前扣帶回皮質區和嗅覺邊緣系統這兩個區域更容易點燃成功[1]。然而, 在接下來的研究中, 盡管扣帶回點燃也是研究對象，但是大多數點燃研究集中在海馬和杏仁核, 而其他部位很少關注[12]。這可能是因為海馬和杏仁核的解剖以及細胞和分子特性研究的比較詳細, 使該部位的細胞、分子變化與興奮效應在這些領域更容易解釋。另外一個原因可能是研究者對MTLE的極大興趣，因為約30%的顳葉癲癇是難治性癲癇。電刺激邊緣系統的許多部位引出的點燃過程類似于杏仁核點燃的過程。最經典和最常用的是海馬和杏仁核點燃，而以杏仁核最敏感[13]，目前研究難治性癲癇研究的就主要是杏仁核模型。
3.2 電刺激的參數
電刺激的標準條件為電流波長1 ms, 頻率60 Hz, 持續時間1 s。頻率25 Hz和150 Hz的點燃作用是相同的。雖然用0.875 Hz的頻率也可引起點燃, 但是一般認為，低于10 Hz的電刺激不易點燃成功。刺激的持續時間為2~60 s的時候, 點燃的發生率是接近的[14]。電刺激的間隔時間是成功點燃的關鍵。在頻率60 Hz, 波寬1 ms, 刺激時間為1 s的條件下, 間隔15 min~7 d均可引出點燃。不同實驗動物選用的刺激參數亦不同, 刺激強度一般不宜太強, 間隔時間以24 h為宜。刺激的時間間隔在15~30 min時, 需要更多次的刺激才能點燃[15]。持續應用波寬1 ms、頻率60 Hz的電刺激幾小時也不能成功誘出點燃現象[14]。電刺激的強度要達到能誘發局灶后放電的強度。如果電流強度稍低于引起局灶后放電的強度, 反復刺激, 能降低后放電閾值, 亦能引起局灶后放電, 從而誘發點燃。
3.3 影響電點燃成功的因素
影響點燃成功的因素包括:①動物的選擇；②刺激部位的選擇及準確性置入電極與否；③刺激的參數設定及間隔時間的把握；④研究者操作的熟練程度及對實驗動物的管理。
3.4 電刺激癲癇模型的行為表現
動物模型癥狀分級標準：Racines癲癇行為分級：0級：正常狀態；I級：濕狗樣顫動，面部肌肉抽動及痙攣(包括眨眼、動須及有節律性的咀嚼等)；Ⅱ級：Ⅰ級基礎上加頸部肌肉痙攣(例如節律性點頭)；Ⅲ級：Ⅱ級基礎上加前肢痙攣；Ⅳ級：站立并伴有雙側前肢痙攣；Ⅴ級：Ⅳ級的基礎上加身體四肢抽動、持續站立及摔倒[15]。一般認為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級屬于部分發作，Ⅳ級及以上屬于大發作。出現Ⅲ級以上癇性行為稱充分點燃。在實驗中，一旦出現摔倒并伴全身性抽搐, 即可認為模型成功點燃。
用電刺激鼠杏仁核點燃, 大致經歷以下過程:①面部抽搐；②點頭運動；③前肢陣攣；④站立；⑤持續站立或摔倒。Wada等人[16]將點燃過程分為6個階段:①一側面部抽搐; ②雙側面部抽搐; ③點頭運動; ④對側前肢出現陣攣, 且頭向對側旋轉; ⑤站立時有陣攣性跳躍現象; ⑥強直-陣攣發作。對于post-SE實驗鼠來說，刺激杏仁核和海馬，兩者的行為截然不同:刺激杏仁核的實驗鼠很膽小，沒有侵略性；刺激海馬的實驗鼠對感覺刺激越來越敏感，癲癇發作可以經常被意想不到的噪音或僅僅通過觸碰實驗鼠而誘發[17]。
點燃前的大鼠有眨眼、動須、節律性咀嚼等I級行為作為背景。隨著刺激次數的增加和刺激強度的加強, 大鼠的行為級數也逐漸增高, 嚴重的點燃大鼠可出現翻滾、跳躍、亂竄、全身強直-痙攣，此行為類似臨床上癲癇患者的強直-陣攣型發作, 甚至有的大鼠還發出尖叫等行為。刺激停止后立即進行EEG記錄, 可記錄到癇性放電。大鼠出現Ⅳ級及以上癇性行為且記錄到后放電表示點燃成功。
動物點燃形成后具有如下特征：①即使不再給予刺激，異常的EEG規律性放電可維持很長時間，且再次電刺激仍可引起癇性發作；②少數動物可自發性發作(數以百計的電刺激經典點燃模型)，post-SE模型有較高的自發性癲癇發作頻率；③有明確的神經病理損傷(尤其是post-SE模型)，經典點燃模型病理損傷微小；④其癲癇發作行為類似于人類的復雜部分性發作繼發性全身痙攣性發作；⑤post-SE模型有初始的癲癇持續狀態。
4 電刺激癲癇模型的制作方法
4.1 急性單次電刺激驚厥模型
制作方法：將雙極電極放在動物皮質表面，串長1～5 s，電流0.5～5.0 mA，刺激時間0.5～10.0 ms，頻率10～100 Hz，致部分發作繼發全身強直陣攣發作。
4.2 MES模型
制備方法：使用電休克儀，將輸出線連接鱷魚夾，生理鹽水濕潤后，夾于實驗鼠雙耳后通電，致發生典型的前肢屈曲、后肢伸直的強直性驚厥狀態。電刺激大鼠參數為：150 mA，60 Hz，180 V，刺激時間以0.2～0.3 s為宜。
4.3 角膜電休克點燃模型
制備方法：刺激小鼠參數，1次/d，3 mA，2 s；刺激大鼠參數，1～2次/d，8 mA，4 s, 持續刺激致實驗鼠出現摔倒伴全身抽搐。
4.4 經典電刺激點燃模型
4.4.1 電極埋置
經腹腔注射麻醉大鼠, 將其固定于腦立體定位儀上。暴露顱骨后用95 %乙醇脫脂兩次, 待顱骨表面干燥后再鉆孔, 將雙極電極置入海馬。再用膠水固定于顱頂。術后觀察大鼠生命體征，生命體征穩定30 min后將其放回飼養籠, 應確保實驗鼠單籠飼養。
4.4.2 后放電(After discharge, AD)閾值測定
開始點燃實驗前需要先測大鼠海馬的AD閾值，電刺激強度一般從10μA開始, 觀察行為和EEG變化, 每1 ～2 min遞增10μA, 直至能誘發2 s及以上的皮層電流, 此強度即為AD閾值。如果重復電刺激仍不能誘發AD, 那么大鼠不能繼續進行點燃實驗, 只有測出AD閾值的大鼠才能繼續進行點燃實驗。
4.4.3 癲癇點燃
從測定后放電閾值的第1天起, 每天刺激大鼠一次, 刺激參數強度200～400μA，波寬1 ms，頻率60 Hz，持續時間1 s。刺激一側或雙側海馬, 同時觀察動物EEG變化, 記錄發作的強度等級。
4.4.4 改良電點燃法
近年來，有學者對海馬電點燃模型進行了一些技術改進, 用波寬1.0 ms，串長10 s，間隔5 min，頻率16 Hz，電流強度200～600μA的恒電流脈沖電刺激Wistar大鼠的海馬，90%大鼠可在0.5～3.5h內被成功點燃[14]。被點燃鼠的癇性行為分級可達Ⅴ級或以上。該方法更簡便、重復性好，能較好克服大鼠對電刺激的適應性，增加點燃成功率。Lothman等[18]改變了刺激方法，他們用頻率10～50 Hz、串長10 s、間隔3～7 min，閾上強度400～600μA的電流反復刺激成年大鼠海馬，大多數動物能在4～7 h內被點燃, 由此建立了快速點燃動物模型。
4.4.5 電刺激post-SE模型
電刺激post-SE模型癲癇持續狀態可以在電刺激海馬1 h后被激發。建立自發維持的邊緣顳葉癲癇持續狀態，刺激的關鍵因素是刺激的長度, 而不是刺激哪一側(左側或右側海馬)。與經典的點燃模型相比，post-SE模型需要的刺激強度更強，更長的脈沖持續時間和強度的增加。
5 電刺激癲癇模型的機制
重復電刺激實驗動物，使動物中樞神經逐步改變癇性活動的可塑性，表現為腦內癇性放電和癲癇行為的逐漸強化，最后出現大發作而被點燃[19]。電點燃過程中細胞和分子的變化已經逐步被證實[20]。快速點燃需要幾小時到幾天，這樣一個完全點燃狀態不是永久性的。相比之下，慢點燃需要幾周時間，效果持久, 最終導致完全點燃。以上表明這兩種點燃方式激活了不同的神經通路, 并且癲癇點燃狀態需要時間來發展, 緩慢發展的分子變化過程可能對點燃的建立非常重要。
5.1 雙脈沖易化和雙脈沖抑制
在點燃過程中，最基本的細胞變化已經被電生理學研究所證實。這些局部場電位是突觸后電位和其他細胞事件(如復合動作電位)的細胞外反應。通常，電擊脈沖間隔時間選擇15~30 ms，第二次脈沖與第一次脈沖引起的峰值振幅比值叫做雙脈沖指數(Paired-pulse index, PPI)。PPI的大小取決于刺激的強度和它們之間的間隔。PPI > 1表明存在雙脈沖易化(Paired-pulse facilitation, PPF)，PPI < 1表明存在雙脈沖抑制(Paired-pulse depression, PPD)，或者存在抑制性突觸后電位反饋或者存在其他膜電位變化的干擾[21]。一個重要的發現是，在海馬電點燃誘發癲癇過程中，CA1的場電位出現PPD的減弱[22]，而齒狀回部位出現PPD的增強[23]。Maru等報道，在刺激穿通纖維的點燃過程中, 齒狀回的顆粒細胞突觸抑制性臨時增強[24]。齒狀回顆粒細胞不但接收穿質通路的谷氨酸興奮性輸入信號, 也接收反饋的抑制性輸入信號，顯示了強大的抑制性[25]。研究顯示，點燃過程沒有自發性癲癇發生的原因可能與齒狀回顆粒細胞的抑制性增加有關。齒狀回可能是經穿質通路傳導內嗅皮層興奮性的“看門人”，這樣可以阻止經典點燃過程中自發性癲癇的發生。
5.2 興奮性神經遞質谷氨酸增加及N-甲基-D-天冬氨酸受體上調
反復電刺激后，可使內嗅皮質到海馬齒狀顆粒細胞的谷氨酸含量增高。在中樞神經系統中，谷氨酸作為興奮性神經遞質通過N-甲基-D-天冬氨酸受體(N-methyl-D-aspartate receptor，NMDAR)介導興奮性突觸活動，可誘發大腦的興奮性突觸后電位。這說明谷氨酸作用的增強可通過介導興奮性突觸活動等方式引發細胞興奮性，從而誘發點燃。此外，點燃可以誘導α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸受體的表達變化。Gutierrez等發現顆粒細胞含有谷氨酸脫羧酶，該酶負責γ-氨基丁酸(Gamma aminobutyrie acid, GABA)的合成, 調節大鼠杏仁核的點燃[26]。大量實驗證明NMDAR與癲癇發生發展有密切的關系[27]。有實驗證明NMDAR拮抗劑可以抑制電刺激驚厥模型。Kohr應用膜片鉗技術研究NMDAR通道電生理特征時發現，點燃鼠海馬的齒狀回顆粒細胞對Mg2+阻滯作用的敏感性下降，只需少量的NMDAR就能激活受體[28]。NMDA基因克隆研究發現，杏仁核點燃過程中NMDA、mRNA表達上調，說明NMDAR上調參與癲癇易感性的形成[29]。
5.3 苔蘚出芽
實驗性癲癇動物模型內發現，海馬苔蘚纖維出芽是一個普遍存在的現象。研究表明，海馬苔蘚纖維出芽導致海馬回返性興奮性環路的形成，促使海馬興奮性增高，使癲癇易感性增強，進而導致了癲癇的反復發作及長期存在[30]。電子顯微鏡下，急性杏仁核點燃模型可發現苔蘚纖維出芽，而經典的反復電刺激杏仁核點燃卻沒有苔蘚纖維出芽[19]。post-SE模型有明顯的苔蘚出芽神經病理改變，而經典的點燃模型沒有或者有微小的神經病理改變，推測這可能也是這兩種模型有無自發性癲癇發作的原因所在。
5.4 鈣內流、神經元缺失、膠質細胞增生和腦源性神經營養因子表達上調
反復刺激動物大腦某一部位，可以使慢性癲癇灶區電壓門控鈣通道的NMDAR調控離子通道發生Ca2+的大量內流，在反復電刺激海馬CA1區的研究中發現，慢性癲癇灶有細胞內Ca2+增加的現象。胡學強等[31]在電刺激大鼠海馬的癲癇模型實驗中發現電點燃大鼠出現明顯的神經元缺失、膠質細胞增生和腦源性神經營養因子(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF)表達上調。BDNF能促進苔蘚纖維的出芽和突觸重組，其表達水平與苔蘚纖維出芽程度呈平行關系，另外它還可以增加興奮性氨基酸的釋放及其受體的開放率，降低突觸后GABA受體的數量[32]。動物神經元缺失、膠質細胞增生和BDNF表達程度呈平行關系，提示它們之間并不是孤立的。神經元的缺失可能是中心環節，發生最早，有研究表明點燃后24h內就可出現。腦組織會調動包括膠質增生和BDNF表達增多在內的多個神經保護、修復程序去對抗病損，但隨著神經元缺失的加重，這些程序過度啟動，在失代償期導致神經系統興奮性增高，促進了癲癇的發作，這又進一步加重了神經元的缺失，形成惡性循環。
綜上所述，此海馬癲癇電點燃模型中最主要的可塑性改變包括神經元缺失、膠質細胞增生、苔蘚纖維出芽和突觸重組，其中BDNF的參與對可塑性改變起了積極的促進作用。海馬結構的可塑性是致癇性得以保留的結構基礎，在顳葉癲癇慢性病程中起維持發展作用。
5.5 c-fos基因、IEG Homer1A基因及神經肽Y
點燃可以誘導早期基因c-fos及編碼生長因子的基因表達[33]。c-fos需要激活一系列的分子變化以引起后效應基因轉錄和蛋白質的合成，最終導致點燃動物細胞興奮性的永久性變化。點燃過程中，興奮神經營養因子所涉及的永久改變的蛋白有神經生長因子、BDNF和酪氨酸受體激酶。Potschka等發現IEG Homer1A作為最強烈誘導基因, 具有抗癲癇發作的作用，可以抵消點燃的發展[34]。Gu等利用寡核苷酸微陣列的方法證明有新基因參與杏仁核的點燃[35]。還有研究發現，神經肽Y(Neuropeptide，NPY)與點燃密切相關，NPY過度表達的轉基因大鼠的點燃是滯緩的[36]。
5.6 興奮性和抑制性機制的增強
島葉是一個癲癇癥狀發作區，島葉癲癇的發生、發展與杏仁核點燃存在差異；表現為點燃的同時，也對點燃有拮抗作用。孫濤等[37]在電刺激大鼠島葉和杏仁核實驗中發現，在點燃的敏感程度上，島葉與杏仁核相比欠敏感，但在癲癇發生、發展過程中，島葉又比杏仁核明顯增強，這也進一步證實了島葉癲癇并不是僅僅以島葉-杏仁核-海馬復合體而發生的。島葉癲癇可能通過顳-外側裂-島葉體系、顳-邊緣-島葉體系和內側-眶額-島葉體系的某一種體系或幾種體系同時進行傳播。這也可以作為解釋為什么島葉癲癇在發生、發展過程中較杏仁核點燃相對較快的原因。島葉和杏仁核同時電點燃不僅促進了電點燃的發生發展，而且也促進了點燃的拮抗作用。島葉和杏仁核同時電點燃方法反映了興奮性和抑制性機制的增強。前者與點燃的泛化和自發性癇性放電的發生直接相關；而后者與某種類型的點燃拮抗作用有關，從而導致點燃的減弱。該實驗通過電刺激島葉建立了慢性癲癇點燃模型，并進一步證實了島葉是一些癲癇發作的獨立致癇源，本身即具備致病潛能，而不僅僅是顳葉癲癇傳播通路中的一個組成部分。
5.7 齒狀回抑制性的減弱
在經典的點燃模型中，自發性癲癇發作通常不會發生。很長時間的點燃可能會引起自發性癲癇發作。研究發現11只實驗鼠在經歷大約90 ～100次嗅球或穿質纖維的刺激后，有7只出現自發性癲癇發作[38]。Brandt等發現，在經歷200多次杏仁核電刺激后有一半的實驗鼠(11/22)出現自發性癲癇發作[39]。是什么機制導致點燃大鼠在經歷數以百次的電刺激后出現自發性癲癇發作?Sayin等發現> 100次電刺激癲癇發作的大鼠齒狀回的雙脈沖抑制性喪失，這表明齒狀回門抑制性的衰弱與自發性癲癇發作相關[38]。此外, 該作者使用單電極電壓鉗方法發現，自發性癲癇發作實驗鼠的海馬切片顯示出齒狀回顆粒細胞抑制性突觸后膜電流的動力學改變, 即GABA的抑制性衰減。有趣的是, 這種GABA抑制性的衰減與包含縮膽囊素和GABA轉運體GAT-1的中間神經元抑制性丟失相關。這些中間神經元通過軸突與顆粒細胞的包體和軸突相聯接。在經典的電點燃過程中，任何條件下都出現CA1抑制性的減弱。這表明CA1抑制性的減弱是引起癲癇發作的充分條件，但不是引起自發性癲癇發作的充分條件。而齒狀回抑制性減弱似乎是自發性癲癇發作的必要條件。在出現自發性癲癇發作的post-SE模型中，齒狀回的興奮性可能會通過天冬氨酸受體介導反應的增強而增強。
此外，Grauert等發現內源性Zn2+通過作用于T型Ca2+通道抑制顆粒細胞中GABA的信號傳導，因此，內源性Zn2+起到了將齒狀回興奮性的調節和癲癇發生及病理過程連接的作用[40]。總之，形成電點燃動物模型的可能病理機制很多，尚待進一步的研究。
6 小結
經典電點燃模型是復雜部分性發作顳葉癲癇的常用模型，有輕微的神經病理學和分子改變。經典電點燃是對大腦邊緣結構進行重復的電刺激，導致逐漸增強的后放電和行為學上的癲癇發作。目前用于難治性癲癇研究的主要是杏仁核點燃模型, 海馬點燃模型次之。經典點燃模型又分為快速點燃和慢點燃兩種模型。經典電點燃模型一般不會出現自發性癲癇發作，但是在經歷數以百次的電刺激誘發癇性發作后可出現自發性癲癇發作。經典點燃模型盡管工作量大，但是仍需要給予更多的關注。post-SE模型目前比經典的點燃模型應用更廣泛、更流行，因為該模型在持續狀態出現后不久就可出現自發性癲癇發作。
post-SE模型和經典點燃模型之間有著明顯的神經病理差別：即伴隨苔蘚出芽, 廣泛的細胞損失, 血腦屏障破壞、海馬膠質增生的癲癇持續狀態, 這些神經病理特征幾乎不出現在經典電點燃模型中。另外，post-SE模型實驗鼠出現癲癇持續狀態之后，CA1-3區保存完好, 這表明此模型并不能復制經典海馬硬化模型，因為MTLE病人的CA1區經常完全消失。對于此模型來說，刺激海馬和杏仁核，兩者有明顯的差異。未來需要一種新的癲癇動物模型[41]，該模型需要滿足以下幾個方面：①有自發性癲癇發作；②自發性癲癇發作前有一個相對較長的潛伏期；③神經病理損傷比post-SE模型小；④更準確的復制癲癇病人的海馬硬化模型。
癲癇動物模型分為離體模型和整體模型。離體模型主要包括神經元模型和腦片模型，目前主要用于抗癲癇藥物(AEDs)的篩選研究。整體模型主要包括電點燃模型和化學點燃模型。本文將主要介紹電點燃模型。
1967年，Goddard首先制作了點燃癲癇動物模型，隨后此模型應用越來越廣泛，成為復雜部分性發作顳葉癲癇的常用模型[1]。經典的癲癇電點燃是對大腦邊緣結構進行重復的電刺激，導致逐漸增強的后放電和行為學上的癲癇發作。電點燃被公認為是一種理想的癲癇動物模型, 其致癇性增高，具有長久的保留能力, 較好地模擬了人類癲癇的進行性發展和長期反復的自限性發作形式。因此，電刺激癲癇動物模型為研究人類癲癇發病機制和研究藥物有效性, 以及尋找新的和更有效的藥物及治療方法，提供了一個理想的動物模型。
電點燃模型是模擬人類癲癇復雜部分性發作及其繼發全身性發作的癲癇動物模型，它能較好的模擬癲癇進行性發展和長期反復的自限性發作的特點，如能產生腦內局限性病灶、降低癲癇發作的閾值、且逐漸增加癲癇發作的持續時間、加重癲癇發作的病情、最終導致自發性癲癇的發生。判斷癲癇動物模型是否符合人類癲癇的標準：動物模型發作行為和生物電發放與人類癲癇一致；如果無癇性發作癥狀，腦電圖(EEG)須顯示有癲癇樣放電(生物電異常發放)。
1 電點燃模型分類
目前國際應用最廣泛的癲癇動物模型是post-SE模型, 它的主要特點是:①有初始的癲癇持續狀態；②有明確的神經病理損傷，且海馬以外的損傷更廣泛；③模型動物的癇性行為與EEG同步；④模型穩定, 有較高的自發性癲癇發作率。
1.1 急性單次電刺激驚厥模型和最大電休克模型
急性單次電刺激驚厥模型是單純部分發作的一種常用模型，直接電刺激動物的大腦皮質，該法是20世紀30年代由Adrain首創。電休克模型(Maximal electroshock model, MES model)是目前使用較多的模型之一，常常用于模擬人類強直陣攣大發作，并能用于抗強直-陣攣癲癇大發作的AEDs篩選。但由于無自發發作, 且易致動物死亡, 一般只用于單次發作研究。
1.2 角膜電刺激點燃模型
角膜電休克點燃模型常用于慢性癲癇模型的制備。角膜電休克小鼠適合于AEDs活性的基本篩查[2]，但小鼠死亡率高，且觀察不到連續的癇性行為。
1.3 經典電刺激點燃模型
經典電刺激點燃模型是與人類癲癇發生、形成具有高度相似性的慢性癲癇模型。經典的癲癇電點燃是對大腦邊緣結構進行重復的電刺激，導致逐漸增強的后放電和行為學上的癲癇發作。經典點燃模型又分為快速點燃和慢點燃兩種模型。Lothman等[3]創立了快速癲癇點燃模型。快速點燃模型需要幾小時到幾天的時間，這樣一個完全點燃狀態不是永久性的。慢點燃癲癇模型需要數周時間，甚至數月，以等強度的刺激在一定的時間間隔下重復刺激動物邊緣腦區的某一部位, 導致癲癇活動強度逐漸增加，最終出現全面性癲癇發作。Goddard等指出，前扣帶回皮質區和嗅覺邊緣系統這兩個區域更容易點燃成功[1]。Mansoureh等發現創傷性腦損傷可以加速實驗鼠的電點燃[4]。目前用于難治性癲癇研究的主要是杏仁核點燃模型, 海馬點燃模型次之。電點燃是在腦內形成一個致癇灶，電點燃引起的自發性邊緣系統癲癇與人類顳葉癲癇在癥狀學、神經病理學和行為學方面均很相似。
1.4 post-SE模型
Simonatoet等提出，真正的癲癇動物模型應當有自發性癲癇發作[5]。對于經典的電點燃模型來說，只有經過上百次的刺激后動物才出現自發性癲癇發作, 工作量很大，因而研究轉向新的動物模型，該模型希望在相對較短的時間使動物出現自發性癲癇發作，于是出現了post-SE模型。電刺激post-SE模型最初由Lothman等建立。該動物模型的神經病理特征類似于內側顳葉癲癇(Mesial temporal lobe epilepsy, MTLE)，比經典電點燃模型更準確，post-SE模型與MTLE病人相比，海馬以外的損傷更廣泛。損傷的程度與癲癇持續狀態的持續時間和嚴重程度有關, 也取決于post-SE模型使用[6]。該模型的主要特點是電刺激引發初始的癲癇持續狀態，隨后出現一個“潛伏期”，然后才出現漸進式的自發性癲癇發作。這個潛伏期最初被叫做“沉默期”，因為此期無癲癇癥狀。后來發現這一叫法是不合適的，因為在此期間EEG記錄到明顯的癇性活動。post-SE模型和經典電點燃模型之間有著顯著的神經病理差別：即癲癇持續狀態伴隨苔蘚出芽、廣泛的細胞損傷、血腦屏障破壞、海馬膠質增生, 這些神經病理特征幾乎不會在經典電點燃模型中出現[7]。對此模型來說，刺激海馬和杏仁核，兩者有明顯的差異。刺激杏仁核誘導癲癇持續狀態的成功率高達89%~100%[7]。刺激大鼠基底側杏仁核54%~83%發展成為癲癇, 刺激大鼠外側杏仁核88%發展成為癲癇。刺激大鼠海馬和杏仁核，兩者的行為學也大不相同，主要區別見下文(電刺激癲癇模型的行為表現)。
2 電點燃模型的優缺點
2.1 急性單次電刺激模型和MES模型
急性單次電刺激模型和MES模型制作方法簡單, 實驗動物不需長期喂養, 避免了外源性化學物質進入體內影響實驗結果, 對篩選AEDs以及測定誘發癲癇發作的閾值有很大價值, 但無自發性發作, 且MES模型易致動物死亡。
2.2 角膜電刺激點燃模型
角膜點燃模型常用于慢性癲癇模型的制備。角膜點燃小鼠適合AEDs活性的篩查。但是小鼠死亡率高，且不能觀察連續的癇性行為，一般不作為難治性癲癇動物模型的制備。
2.3 經典電刺激點燃模型
快速點燃模型需要的時間短，但是它的完全點燃狀態不是永久性的，且一般無自發性發作。慢性反復電刺激模型穩定性好，致癇效應相對持久，其癇性行為規范，可控性和重復性好，易于判別與定量研究，具有自發性(數以百計的電刺激誘導癲癇發作后)和誘發癇性發作的優點，不易死亡，與EEG變化同步，和人類癲癇的病理變化一致，是一種較理想的實驗動物癲癇模型。但是只有經過百計的刺激誘導癲癇發作后動物才出現自發性癲癇發作, 工作量太大，且經典點燃模型動物的病理損傷較輕微，甚至無病理損傷。
2.4 post-SE模型
post-SE模型的一個主要優點就是在最初的大腦刺激之后潛伏期的存在，該潛伏期提供了一個測試AEDs的機會, 同時提供了一個時間窗口來改變或阻止癲癇發生[8]。電刺激模型的一個重要的優點是, 一旦癲癇持續狀態已經開始，可以及時停止刺激，這樣可以在一定程度上控制對動物的損害。研究發現該模型實驗鼠有一個漸進的每日癲癇發作頻率，這非常適合測試AEDs [9]。但是，該模型與MTLE病人相比，海馬外的損傷更廣泛。另外，該模型實驗鼠出現癲癇持續狀態之后，CA1-3區保存完好, 這表明此模型并不能復制經典的海馬硬化模型，因為MTLE病人的CA1區經常完全消失[10]。
3 電刺激的部位、參數、影響因素及行為表現
3.1 電刺激的部位
目前用于建立癲癇動物模型的動物有很多：鼠、兔、犬、貓、恒河猴和狒狒等。研究發現雄性成年Wistar大鼠用于點燃模型具有先天的優勢[11]。電刺激腦的許多部位都可引起點燃，如杏仁核、蒼白球、梨狀皮質、嗅區、前新皮質、鼻內側皮質、嗅球、隔區、視前區、殼核尾部和海馬。Goddard等指出，前扣帶回皮質區和嗅覺邊緣系統這兩個區域更容易點燃成功[1]。然而, 在接下來的研究中, 盡管扣帶回點燃也是研究對象，但是大多數點燃研究集中在海馬和杏仁核, 而其他部位很少關注[12]。這可能是因為海馬和杏仁核的解剖以及細胞和分子特性研究的比較詳細, 使該部位的細胞、分子變化與興奮效應在這些領域更容易解釋。另外一個原因可能是研究者對MTLE的極大興趣，因為約30%的顳葉癲癇是難治性癲癇。電刺激邊緣系統的許多部位引出的點燃過程類似于杏仁核點燃的過程。最經典和最常用的是海馬和杏仁核點燃，而以杏仁核最敏感[13]，目前研究難治性癲癇研究的就主要是杏仁核模型。
3.2 電刺激的參數
電刺激的標準條件為電流波長1 ms, 頻率60 Hz, 持續時間1 s。頻率25 Hz和150 Hz的點燃作用是相同的。雖然用0.875 Hz的頻率也可引起點燃, 但是一般認為，低于10 Hz的電刺激不易點燃成功。刺激的持續時間為2~60 s的時候, 點燃的發生率是接近的[14]。電刺激的間隔時間是成功點燃的關鍵。在頻率60 Hz, 波寬1 ms, 刺激時間為1 s的條件下, 間隔15 min~7 d均可引出點燃。不同實驗動物選用的刺激參數亦不同, 刺激強度一般不宜太強, 間隔時間以24 h為宜。刺激的時間間隔在15~30 min時, 需要更多次的刺激才能點燃[15]。持續應用波寬1 ms、頻率60 Hz的電刺激幾小時也不能成功誘出點燃現象[14]。電刺激的強度要達到能誘發局灶后放電的強度。如果電流強度稍低于引起局灶后放電的強度, 反復刺激, 能降低后放電閾值, 亦能引起局灶后放電, 從而誘發點燃。
3.3 影響電點燃成功的因素
影響點燃成功的因素包括:①動物的選擇；②刺激部位的選擇及準確性置入電極與否；③刺激的參數設定及間隔時間的把握；④研究者操作的熟練程度及對實驗動物的管理。
3.4 電刺激癲癇模型的行為表現
動物模型癥狀分級標準：Racines癲癇行為分級：0級：正常狀態；I級：濕狗樣顫動，面部肌肉抽動及痙攣(包括眨眼、動須及有節律性的咀嚼等)；Ⅱ級：Ⅰ級基礎上加頸部肌肉痙攣(例如節律性點頭)；Ⅲ級：Ⅱ級基礎上加前肢痙攣；Ⅳ級：站立并伴有雙側前肢痙攣；Ⅴ級：Ⅳ級的基礎上加身體四肢抽動、持續站立及摔倒[15]。一般認為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級屬于部分發作，Ⅳ級及以上屬于大發作。出現Ⅲ級以上癇性行為稱充分點燃。在實驗中，一旦出現摔倒并伴全身性抽搐, 即可認為模型成功點燃。
用電刺激鼠杏仁核點燃, 大致經歷以下過程:①面部抽搐；②點頭運動；③前肢陣攣；④站立；⑤持續站立或摔倒。Wada等人[16]將點燃過程分為6個階段:①一側面部抽搐; ②雙側面部抽搐; ③點頭運動; ④對側前肢出現陣攣, 且頭向對側旋轉; ⑤站立時有陣攣性跳躍現象; ⑥強直-陣攣發作。對于post-SE實驗鼠來說，刺激杏仁核和海馬，兩者的行為截然不同:刺激杏仁核的實驗鼠很膽小，沒有侵略性；刺激海馬的實驗鼠對感覺刺激越來越敏感，癲癇發作可以經常被意想不到的噪音或僅僅通過觸碰實驗鼠而誘發[17]。
點燃前的大鼠有眨眼、動須、節律性咀嚼等I級行為作為背景。隨著刺激次數的增加和刺激強度的加強, 大鼠的行為級數也逐漸增高, 嚴重的點燃大鼠可出現翻滾、跳躍、亂竄、全身強直-痙攣，此行為類似臨床上癲癇患者的強直-陣攣型發作, 甚至有的大鼠還發出尖叫等行為。刺激停止后立即進行EEG記錄, 可記錄到癇性放電。大鼠出現Ⅳ級及以上癇性行為且記錄到后放電表示點燃成功。
動物點燃形成后具有如下特征：①即使不再給予刺激，異常的EEG規律性放電可維持很長時間，且再次電刺激仍可引起癇性發作；②少數動物可自發性發作(數以百計的電刺激經典點燃模型)，post-SE模型有較高的自發性癲癇發作頻率；③有明確的神經病理損傷(尤其是post-SE模型)，經典點燃模型病理損傷微小；④其癲癇發作行為類似于人類的復雜部分性發作繼發性全身痙攣性發作；⑤post-SE模型有初始的癲癇持續狀態。
4 電刺激癲癇模型的制作方法
4.1 急性單次電刺激驚厥模型
制作方法：將雙極電極放在動物皮質表面，串長1～5 s，電流0.5～5.0 mA，刺激時間0.5～10.0 ms，頻率10～100 Hz，致部分發作繼發全身強直陣攣發作。
4.2 MES模型
制備方法：使用電休克儀，將輸出線連接鱷魚夾，生理鹽水濕潤后，夾于實驗鼠雙耳后通電，致發生典型的前肢屈曲、后肢伸直的強直性驚厥狀態。電刺激大鼠參數為：150 mA，60 Hz，180 V，刺激時間以0.2～0.3 s為宜。
4.3 角膜電休克點燃模型
制備方法：刺激小鼠參數，1次/d，3 mA，2 s；刺激大鼠參數，1～2次/d，8 mA，4 s, 持續刺激致實驗鼠出現摔倒伴全身抽搐。
4.4 經典電刺激點燃模型
4.4.1 電極埋置
經腹腔注射麻醉大鼠, 將其固定于腦立體定位儀上。暴露顱骨后用95 %乙醇脫脂兩次, 待顱骨表面干燥后再鉆孔, 將雙極電極置入海馬。再用膠水固定于顱頂。術后觀察大鼠生命體征，生命體征穩定30 min后將其放回飼養籠, 應確保實驗鼠單籠飼養。
4.4.2 后放電(After discharge, AD)閾值測定
開始點燃實驗前需要先測大鼠海馬的AD閾值，電刺激強度一般從10μA開始, 觀察行為和EEG變化, 每1 ～2 min遞增10μA, 直至能誘發2 s及以上的皮層電流, 此強度即為AD閾值。如果重復電刺激仍不能誘發AD, 那么大鼠不能繼續進行點燃實驗, 只有測出AD閾值的大鼠才能繼續進行點燃實驗。
4.4.3 癲癇點燃
從測定后放電閾值的第1天起, 每天刺激大鼠一次, 刺激參數強度200～400μA，波寬1 ms，頻率60 Hz，持續時間1 s。刺激一側或雙側海馬, 同時觀察動物EEG變化, 記錄發作的強度等級。
4.4.4 改良電點燃法
近年來，有學者對海馬電點燃模型進行了一些技術改進, 用波寬1.0 ms，串長10 s，間隔5 min，頻率16 Hz，電流強度200～600μA的恒電流脈沖電刺激Wistar大鼠的海馬，90%大鼠可在0.5～3.5h內被成功點燃[14]。被點燃鼠的癇性行為分級可達Ⅴ級或以上。該方法更簡便、重復性好，能較好克服大鼠對電刺激的適應性，增加點燃成功率。Lothman等[18]改變了刺激方法，他們用頻率10～50 Hz、串長10 s、間隔3～7 min，閾上強度400～600μA的電流反復刺激成年大鼠海馬，大多數動物能在4～7 h內被點燃, 由此建立了快速點燃動物模型。
4.4.5 電刺激post-SE模型
電刺激post-SE模型癲癇持續狀態可以在電刺激海馬1 h后被激發。建立自發維持的邊緣顳葉癲癇持續狀態，刺激的關鍵因素是刺激的長度, 而不是刺激哪一側(左側或右側海馬)。與經典的點燃模型相比，post-SE模型需要的刺激強度更強，更長的脈沖持續時間和強度的增加。
5 電刺激癲癇模型的機制
重復電刺激實驗動物，使動物中樞神經逐步改變癇性活動的可塑性，表現為腦內癇性放電和癲癇行為的逐漸強化，最后出現大發作而被點燃[19]。電點燃過程中細胞和分子的變化已經逐步被證實[20]。快速點燃需要幾小時到幾天，這樣一個完全點燃狀態不是永久性的。相比之下，慢點燃需要幾周時間，效果持久, 最終導致完全點燃。以上表明這兩種點燃方式激活了不同的神經通路, 并且癲癇點燃狀態需要時間來發展, 緩慢發展的分子變化過程可能對點燃的建立非常重要。
5.1 雙脈沖易化和雙脈沖抑制
在點燃過程中，最基本的細胞變化已經被電生理學研究所證實。這些局部場電位是突觸后電位和其他細胞事件(如復合動作電位)的細胞外反應。通常，電擊脈沖間隔時間選擇15~30 ms，第二次脈沖與第一次脈沖引起的峰值振幅比值叫做雙脈沖指數(Paired-pulse index, PPI)。PPI的大小取決于刺激的強度和它們之間的間隔。PPI > 1表明存在雙脈沖易化(Paired-pulse facilitation, PPF)，PPI < 1表明存在雙脈沖抑制(Paired-pulse depression, PPD)，或者存在抑制性突觸后電位反饋或者存在其他膜電位變化的干擾[21]。一個重要的發現是，在海馬電點燃誘發癲癇過程中，CA1的場電位出現PPD的減弱[22]，而齒狀回部位出現PPD的增強[23]。Maru等報道，在刺激穿通纖維的點燃過程中, 齒狀回的顆粒細胞突觸抑制性臨時增強[24]。齒狀回顆粒細胞不但接收穿質通路的谷氨酸興奮性輸入信號, 也接收反饋的抑制性輸入信號，顯示了強大的抑制性[25]。研究顯示，點燃過程沒有自發性癲癇發生的原因可能與齒狀回顆粒細胞的抑制性增加有關。齒狀回可能是經穿質通路傳導內嗅皮層興奮性的“看門人”，這樣可以阻止經典點燃過程中自發性癲癇的發生。
5.2 興奮性神經遞質谷氨酸增加及N-甲基-D-天冬氨酸受體上調
反復電刺激后，可使內嗅皮質到海馬齒狀顆粒細胞的谷氨酸含量增高。在中樞神經系統中，谷氨酸作為興奮性神經遞質通過N-甲基-D-天冬氨酸受體(N-methyl-D-aspartate receptor，NMDAR)介導興奮性突觸活動，可誘發大腦的興奮性突觸后電位。這說明谷氨酸作用的增強可通過介導興奮性突觸活動等方式引發細胞興奮性，從而誘發點燃。此外，點燃可以誘導α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸受體的表達變化。Gutierrez等發現顆粒細胞含有谷氨酸脫羧酶，該酶負責γ-氨基丁酸(Gamma aminobutyrie acid, GABA)的合成, 調節大鼠杏仁核的點燃[26]。大量實驗證明NMDAR與癲癇發生發展有密切的關系[27]。有實驗證明NMDAR拮抗劑可以抑制電刺激驚厥模型。Kohr應用膜片鉗技術研究NMDAR通道電生理特征時發現，點燃鼠海馬的齒狀回顆粒細胞對Mg2+阻滯作用的敏感性下降，只需少量的NMDAR就能激活受體[28]。NMDA基因克隆研究發現，杏仁核點燃過程中NMDA、mRNA表達上調，說明NMDAR上調參與癲癇易感性的形成[29]。
5.3 苔蘚出芽
實驗性癲癇動物模型內發現，海馬苔蘚纖維出芽是一個普遍存在的現象。研究表明，海馬苔蘚纖維出芽導致海馬回返性興奮性環路的形成，促使海馬興奮性增高，使癲癇易感性增強，進而導致了癲癇的反復發作及長期存在[30]。電子顯微鏡下，急性杏仁核點燃模型可發現苔蘚纖維出芽，而經典的反復電刺激杏仁核點燃卻沒有苔蘚纖維出芽[19]。post-SE模型有明顯的苔蘚出芽神經病理改變，而經典的點燃模型沒有或者有微小的神經病理改變，推測這可能也是這兩種模型有無自發性癲癇發作的原因所在。
5.4 鈣內流、神經元缺失、膠質細胞增生和腦源性神經營養因子表達上調
反復刺激動物大腦某一部位，可以使慢性癲癇灶區電壓門控鈣通道的NMDAR調控離子通道發生Ca2+的大量內流，在反復電刺激海馬CA1區的研究中發現，慢性癲癇灶有細胞內Ca2+增加的現象。胡學強等[31]在電刺激大鼠海馬的癲癇模型實驗中發現電點燃大鼠出現明顯的神經元缺失、膠質細胞增生和腦源性神經營養因子(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF)表達上調。BDNF能促進苔蘚纖維的出芽和突觸重組，其表達水平與苔蘚纖維出芽程度呈平行關系，另外它還可以增加興奮性氨基酸的釋放及其受體的開放率，降低突觸后GABA受體的數量[32]。動物神經元缺失、膠質細胞增生和BDNF表達程度呈平行關系，提示它們之間并不是孤立的。神經元的缺失可能是中心環節，發生最早，有研究表明點燃后24h內就可出現。腦組織會調動包括膠質增生和BDNF表達增多在內的多個神經保護、修復程序去對抗病損，但隨著神經元缺失的加重，這些程序過度啟動，在失代償期導致神經系統興奮性增高，促進了癲癇的發作，這又進一步加重了神經元的缺失，形成惡性循環。
綜上所述，此海馬癲癇電點燃模型中最主要的可塑性改變包括神經元缺失、膠質細胞增生、苔蘚纖維出芽和突觸重組，其中BDNF的參與對可塑性改變起了積極的促進作用。海馬結構的可塑性是致癇性得以保留的結構基礎，在顳葉癲癇慢性病程中起維持發展作用。
5.5 c-fos基因、IEG Homer1A基因及神經肽Y
點燃可以誘導早期基因c-fos及編碼生長因子的基因表達[33]。c-fos需要激活一系列的分子變化以引起后效應基因轉錄和蛋白質的合成，最終導致點燃動物細胞興奮性的永久性變化。點燃過程中，興奮神經營養因子所涉及的永久改變的蛋白有神經生長因子、BDNF和酪氨酸受體激酶。Potschka等發現IEG Homer1A作為最強烈誘導基因, 具有抗癲癇發作的作用，可以抵消點燃的發展[34]。Gu等利用寡核苷酸微陣列的方法證明有新基因參與杏仁核的點燃[35]。還有研究發現，神經肽Y(Neuropeptide，NPY)與點燃密切相關，NPY過度表達的轉基因大鼠的點燃是滯緩的[36]。
5.6 興奮性和抑制性機制的增強
島葉是一個癲癇癥狀發作區，島葉癲癇的發生、發展與杏仁核點燃存在差異；表現為點燃的同時，也對點燃有拮抗作用。孫濤等[37]在電刺激大鼠島葉和杏仁核實驗中發現，在點燃的敏感程度上，島葉與杏仁核相比欠敏感，但在癲癇發生、發展過程中，島葉又比杏仁核明顯增強，這也進一步證實了島葉癲癇并不是僅僅以島葉-杏仁核-海馬復合體而發生的。島葉癲癇可能通過顳-外側裂-島葉體系、顳-邊緣-島葉體系和內側-眶額-島葉體系的某一種體系或幾種體系同時進行傳播。這也可以作為解釋為什么島葉癲癇在發生、發展過程中較杏仁核點燃相對較快的原因。島葉和杏仁核同時電點燃不僅促進了電點燃的發生發展，而且也促進了點燃的拮抗作用。島葉和杏仁核同時電點燃方法反映了興奮性和抑制性機制的增強。前者與點燃的泛化和自發性癇性放電的發生直接相關；而后者與某種類型的點燃拮抗作用有關，從而導致點燃的減弱。該實驗通過電刺激島葉建立了慢性癲癇點燃模型，并進一步證實了島葉是一些癲癇發作的獨立致癇源，本身即具備致病潛能，而不僅僅是顳葉癲癇傳播通路中的一個組成部分。
5.7 齒狀回抑制性的減弱
在經典的點燃模型中，自發性癲癇發作通常不會發生。很長時間的點燃可能會引起自發性癲癇發作。研究發現11只實驗鼠在經歷大約90 ～100次嗅球或穿質纖維的刺激后，有7只出現自發性癲癇發作[38]。Brandt等發現，在經歷200多次杏仁核電刺激后有一半的實驗鼠(11/22)出現自發性癲癇發作[39]。是什么機制導致點燃大鼠在經歷數以百次的電刺激后出現自發性癲癇發作?Sayin等發現> 100次電刺激癲癇發作的大鼠齒狀回的雙脈沖抑制性喪失，這表明齒狀回門抑制性的衰弱與自發性癲癇發作相關[38]。此外, 該作者使用單電極電壓鉗方法發現，自發性癲癇發作實驗鼠的海馬切片顯示出齒狀回顆粒細胞抑制性突觸后膜電流的動力學改變, 即GABA的抑制性衰減。有趣的是, 這種GABA抑制性的衰減與包含縮膽囊素和GABA轉運體GAT-1的中間神經元抑制性丟失相關。這些中間神經元通過軸突與顆粒細胞的包體和軸突相聯接。在經典的電點燃過程中，任何條件下都出現CA1抑制性的減弱。這表明CA1抑制性的減弱是引起癲癇發作的充分條件，但不是引起自發性癲癇發作的充分條件。而齒狀回抑制性減弱似乎是自發性癲癇發作的必要條件。在出現自發性癲癇發作的post-SE模型中，齒狀回的興奮性可能會通過天冬氨酸受體介導反應的增強而增強。
此外，Grauert等發現內源性Zn2+通過作用于T型Ca2+通道抑制顆粒細胞中GABA的信號傳導，因此，內源性Zn2+起到了將齒狀回興奮性的調節和癲癇發生及病理過程連接的作用[40]。總之，形成電點燃動物模型的可能病理機制很多，尚待進一步的研究。
6 小結
經典電點燃模型是復雜部分性發作顳葉癲癇的常用模型，有輕微的神經病理學和分子改變。經典電點燃是對大腦邊緣結構進行重復的電刺激，導致逐漸增強的后放電和行為學上的癲癇發作。目前用于難治性癲癇研究的主要是杏仁核點燃模型, 海馬點燃模型次之。經典點燃模型又分為快速點燃和慢點燃兩種模型。經典電點燃模型一般不會出現自發性癲癇發作，但是在經歷數以百次的電刺激誘發癇性發作后可出現自發性癲癇發作。經典點燃模型盡管工作量大，但是仍需要給予更多的關注。post-SE模型目前比經典的點燃模型應用更廣泛、更流行，因為該模型在持續狀態出現后不久就可出現自發性癲癇發作。
post-SE模型和經典點燃模型之間有著明顯的神經病理差別：即伴隨苔蘚出芽, 廣泛的細胞損失, 血腦屏障破壞、海馬膠質增生的癲癇持續狀態, 這些神經病理特征幾乎不出現在經典電點燃模型中。另外，post-SE模型實驗鼠出現癲癇持續狀態之后，CA1-3區保存完好, 這表明此模型并不能復制經典海馬硬化模型，因為MTLE病人的CA1區經常完全消失。對于此模型來說，刺激海馬和杏仁核，兩者有明顯的差異。未來需要一種新的癲癇動物模型[41]，該模型需要滿足以下幾個方面：①有自發性癲癇發作；②自發性癲癇發作前有一個相對較長的潛伏期；③神經病理損傷比post-SE模型小；④更準確的復制癲癇病人的海馬硬化模型。