引用本文： 朱露佳, 吳登唱, 丁美萍, 陳忠, 王爽. 高頻電刺激丘腦背內側核團對大鼠急性戊四唑癲癇模型的作用. 癲癇雜志, 2016, 2(5): 387-392. doi: 10.7507/2096-0247.20160068 復制
手術切除致癇灶是治療難治性癲癇的方法之一，然而并不適合多灶性癲癇，或致癇灶不能準確定位和難以切除的患者。深部腦刺激(Deep brain stimulation，DBS)是治療難治性癲癇的新手段，它能根據設定的刺激參數將刺激電流輸送至特定的腦區，具有可逆性和可調節性的特點。目前采用低頻電刺激(Low frequency stimulation，LFS)或高頻電刺激(High frequency stimulation，HFS)方式的DBS被廣泛應用于小腦、海馬、丘腦前核[1]、穹隆等不同腦區，到目前為止并沒有找到控制癲癇發作的最佳刺激靶點，且DBS對不同類型的癲癇作用可能不同。
以往的研究顯示丘腦背內側核團(Mediodorsal thalamic nucleus, MD)與癲癇發作有關[2-5]。戊四唑(Pentylenetetrazole, PTZ)是公認的化學致驚藥物，經腹腔或尾靜脈注射大劑量PTZ溶液可穩定誘導大鼠全面性強直陣攣發作。為了解DBS刺激MD對藥物難治性癲癇的作用，本研究使用PTZ建立大鼠急性癲癇模型，并通過假刺激、HFS分別刺激單側或雙側大鼠MD，LFS刺激單側大鼠MD，研究HFS在PTZ急性癲癇模型中的作用。
材料與方法
1.1 動物
成年健康雄性SD大鼠280~350 g，48只(Grade II, Certificate No. SCXK2003-0001)。由浙江醫學科學院動物實驗中心提供，單籠喂養，自由攝食與飲水；環境溫度22～25℃，每日間隔給予12 h光照(08:00～20:00)。所有實驗均經過浙江大學動物實驗倫理委員會批準，并將動物的痛苦減少到最低。動物實驗在10：00～17：00進行。
1.2 手術
4%水合氯醛(400 mg/kg)腹腔注射麻醉，將大鼠固定于腦立體定向儀上(512600, Stoelting, USA)。體溫通過保溫毯(FHC, USA)控制于37°C。暴露顱骨，根據Paxino和Waston將電極從前囟插入單側或雙側MD(從前囟算起，AP: -2.8 mm, L:±0.7 mm, V: -5.8 mm)。另將螺絲電極植入硬膜下額葉皮質上方(從前囟算起，AP: +2.2 mm, L: -1.0 mm)，參考電極放置于右側枕區。采用的刺激電極為不銹鋼雙級電極(美國Systems公司)，直徑為0.2 mm，Teflon絕緣，雙股螺旋狀，末端刮掉絕緣層0.5 mm，雙極間距為0.8 mm。電極焊接到一個微型插頭，并用牙科水泥固定在大鼠顱骨上。術后大鼠恢復至少10 d。
1.3 PTZ誘導模型的MD刺激
配置新鮮60 mg/kg PTZ(Sigma, St. Louis, MO, USA)，經腹腔注入大鼠體內[6]。注射后即刻使用假刺激、HFS(100 Hz，脈寬：0.1 ms，電流：100～200 μA)刺激單側或雙側大鼠MD靶點，用LFS(1 Hz，脈寬：0.1 ms，電流：100 μA)刺激單側大鼠MD靶點(假刺激單側組：n=11；假刺激雙側組：n=4；HFS單側組：n=12；HFS雙側組：n=6；LFS單側組：n=8)。大鼠被安置于干凈的塑料籠子，觀察30 min后，用視頻腦電裝置同步記錄動物的行為和皮層腦電圖(EEG)。按改良的Racine評分[7, 8]標準評估癲癇發作的等級：① 0級：無發作；② 1級：觸須或耳廓顫動；③ 2級：運動停滯伴隨明顯身體顫動或點頭；④ 3級：運動停滯伴隨全面性肌陣攣性發作；⑤ 4級：陣攣發作，動物站立，仍能夠維持平衡；⑥ 5級：姿勢失控的強直-陣攣發作；⑦ 6級：多次出現5級發作。發作潛伏期根據EEG記錄和發作行為綜合評估。行為學觀察指標：發作等級(Seizure stage)、肌陣攣性發作的潛伏期(Latency for onset of myoclonic jerks)、陣攣性發作(4～5級發作)持續時間(Seizure duration)、陣攣性發作(4～5級發作)次數(clonic movement episodes)。若沒有達到相應的發作等級，則潛伏期的時間記錄為1 800 s(30 min)，相應發作持續時間為0 s。
1.4 組織學
電極植入位置由組織學證實。實驗結束后，小鼠斷頭處死，取腦，腦組織按照層厚10～20 μm切片并使用甲苯胺藍O染色，組織學檢查電極位置。本研究僅將電極準確植入相應單側或雙側MD的動物數據進行統計分析，而電極位置錯誤的動物數據將不被采用。
1.5 統計學方法
采用SPSS 19.0 (for Windows，SPSS Inc，美國)統計學軟件進行數據的分析處理。各組數據采用均數±標準差，采用one-way ANOVA單因素方差分析，并進行Dunnett’s t-test分析，雙側P值 < 0.05為差異有統計學意義。
結果
1.本次實驗共計使用SD大鼠48只，其中組織學檢查發現電極植入位置不準4只，因麻醉及手術意外、感染、發作持續狀態等原因死亡共計3只。最終存活且電極準確植入MD的大鼠共計41只，其中假刺激單側組11只，假刺激雙側組4只，即對照組共計15只；LFS刺激單側組8只，HFS刺激單側組12只，HFS刺激雙側組6只。
2. PTZ注射后EEG改變
PTZ注射后起始40 s內，腦電圖(EEG)可記錄到散在單個高幅棘波(＞500 μV)、多棘波和持續時間 < 2 s的棘慢復合波，且在這段時間內動物沒有明顯行為發作表現(圖 1)。2級發作伴隨一系列持續約2～3 s的不連續爆發性小棘波。PTZ注射50～60 s后，間歇性肌陣攣性發作(3級發作)開始出現，并伴隨4～6 s的高幅棘波發放。4級發作伴隨短暫連續爆發性腦電活動。PTZ注射3～5 min后，發作進展為全面性強直-陣攣發作(5級)，同步EEG上顯示波幅連續起伏變化的5～6 Hz棘波，伴隨發作后腦電抑制。LFS刺激單側和HFS刺激單側或雙側MD都不改變3級和5級發作的首個棘波或EEG表現的潛伏期。接受單側或雙側HFS刺激MD的大鼠在EEG上只顯示5級發作的相應EEG發作。假刺激和LFS刺激MD后出現5級或4級發作的大鼠同步EEG顯示有與行為活動相一致的連續棘波。
圖1
PTZ注射后皮層EEG改變??圖中依次顯示了接受對照組假刺激、單側LFS、雙側HFS的大鼠頭皮EEG結果; EEG起始端的小方框代表PTZ注射時點，其后向上的箭頭代表開始刺激MD時點; 插入的EEG顯示了對照組大鼠相應發作級別的放大波形
Figure1.
EEG changes after administration of PTZ ?this figure sequentially showed the EEG changes in rats of control group, MD-LFS group and MD-HFS group; the blank an the start of EEG represented PTZ injection point, the upward arrow followed represented the start time point of MD-stimulating; inserted EEGs showed the enlarged wave of corresponding seizure level in rats of the control group
3.各組癲癇發作的嚴重程度
HFS刺激單側或雙側MD(單側n=12，雙側n=6)能顯著降低PTZ急性致癇大鼠的發作嚴重程度，而LFS刺激單側MD(n=8)并沒有顯著作用(圖 2)。在假刺激組中植入單側MD電極(n=11)和雙側MD電極(n=4)的動物相比，所有反映發作嚴重程度的參數均沒有差異，因此，將這兩組合并為一個對照組。對照組的平均發作等級為5.87(圖 2a)，即大多數動物(n=13)具有多次5級發作；HFS刺激單側或雙側MD組平均發作等級明顯低于對照組(4.58，P=0.001；4.50，P=0.043)；而LFS刺激單側MD組平均發作等級(5.75)與對照組相比無統計學差異(P=0.986)。肌陣攣性發作的潛伏期在各組間無差異(圖 2b)。對照組陣攣性發作持續時間為(190±18) s(圖 2c)，與對照組相比，HFS刺激單側MD組(26±3) s或雙側MD組(25±3) s均能顯著縮短陣攣性發作持續時間(P=0.000)；而LFS刺激單側MD組(165±33) s與對照組相比無統計學差異(P=0.996)。對照組陣攣性發作(4～5級發作)的次數為(4.5±0.4)次(圖 2d)，HFS刺激單側MD組(0.8±0.1)次或雙側MD組(0.8±0.2)次均顯著低于對照組的次數(P=0.000)；而LFS單側刺激組(4.1±0.7)次與對照組相比，陣攣性發作的次數無統計學意義(P=0.980)。
圖2
各組刺激效果??a.發作等級；b.肌陣攣發作潛伏期；c.陣攣性發作持續時間；d.陣攣性發作的次數(對照組：n=15；1Hz組，n=8；100 Hz刺激單側MD組，n=12；100 Hz雙側刺激MD組，n=6)
注：*
Eg. *
討論
PTZ注射后可引起前腦多個發作環路的高度激活，因此可導致前腦型癲癇發作。PTZ誘導的癲癇發作的發展和傳播需要前腦、丘腦、海馬、下丘腦和腦干多個腦區間的相互作用[9]。丘腦在皮質與其他腦區相互聯系中起著極為重要的作用。一項fMRI研究顯示，丘腦在PTZ注射后能夠很快激活，且激活峰出現在發作起始前10～20s[9, 10]。
MD參與了認知和情感的處理[11]，作為丘腦的重要組成部分，MD只是一個比較小的區域，但它卻能夠調節廣泛的大腦皮質的功能。另外，它與前額葉皮質、邊緣葉皮質、海馬、基底外側杏仁核、伏隔核具有廣泛的聯系[12-14]。近年來，多項研究結果支持MD在癲癇發病中具有重要作用[2, 4, 5]。病理學研究顯示在癲癇患者及動物MD中存在顯著的神經元缺失，特別在顳葉癲癇中[2, 15, 16]。在癲癇發作傳播中MD也起到了一定作用[17-19]。在顳葉癲癇動物模型中，采用藥理學手段調控MD中突觸傳遞的神經遞質能改變癲癇發作的嚴重程度[2, 3, 17]。因此，我們假設DBS刺激MD可能成為藥物難治性癲癇的一種有效治療方式。
HFS能夠有效地降低PTZ誘導的癲癇發作的嚴重程度。本研究結果顯示HFS刺激單側或雙側MD能顯著降低大鼠癲癇發作的等級、縮短陣攣性發作的持續時間、減少陣攣性發作的次數，且能夠同時減少PTZ誘導的大鼠陣攣性發作和EEG癇樣放電的次數。這些結果表明MD丘腦皮質環路是全面性癲癇發作的重要組成部分，并且對全面性癲癇發作中的特征性同步陣發性腦電活動具有重要作用。研究表明，在PTZ注射前幾分鐘對特定腦區進行HFS刺激可以延長發作潛伏期[7, 20]，我們的實驗結果顯示HFS單側或雙側刺激MD并不能改變肌陣攣性抽搐發作(3級)和全面強直陣攣發作(5級)的潛伏期，我們認為可能與PTZ注射后立即進行電刺激有關。有趣的是，我們的結果顯示單側或雙側HFS刺激MD均具有相似的抗癲癇作用，這可能與兩側MD緊鄰、一側MD有致密的對側皮質投射和同側皮質丘腦聯系的部分側枝形成交叉性皮質丘腦傳入神經有關[21]。
McIntyre等對DBS復雜的機制，對比去極化阻滯、突觸抑制、突觸壓抑及刺激誘導的病理性網絡活動調節這四種假設，認為刺激誘導的病理性網絡活動的調節是DBS最可能的機制[22]。既往研究表明，HFS有以下作用：①降低被刺激神經元的興奮性以產生消融的功能；②升高細胞外鉀濃度并去極化阻滯相應神經元[23, 24]；③充分去極化完全失活部分電壓門控電流通道使動作電位不能產生[2, 25]；④耗竭被刺激神經元的遞質導致突觸傳出失敗；⑤當作用于丘腦皮質環路時可導致環路抑制。丘腦環路中的動態變化可調節大部分丘腦皮質聯系系統的節律，丘腦由平衡狀態轉為過度興奮狀態可導致超同步化并促進發作的產生。LFS和HFS刺激MD后產生不同的抗癲癇效果可能與其對丘腦環路興奮性調節的不同有關。與本研究結果相一致，以往研究顯示HFS刺激MD等多處丘腦區域，往往可抑制同步化發作活動[20, 26, 27]，相反，在我們研究中觀察到LFS刺激單側MD并不能改變癲癇發作的嚴重程度，也有研究表明稍高頻率(3～8Hz)的LFS刺激部分丘腦核團甚至可促進癲癇發作、誘導運動停滯和同步的皮層EEG放電。不同于HFS，LFS不能降低刺激靶點的神經元興奮性[28]，但它可通過與誘導長時程抑制(Long term depression, LTD)和去增強(depotentiation)相關的機制抑制發作活動，因此，LFS刺激丘腦部分區域缺乏抗癲癇作用可能與LFS不能誘導相應通路中的LTD或去增強相關。以3～8 Hz的LFS刺激MD可能通過促進局灶性丘腦環路的同步化，并產生丘腦節律的泛化，從而促進發作產生。
我們曾經觀察了電刺激丘腦MD對杏仁核電點燃癲癇模型的作用，發現它并沒有顯著的作用[29]。Zhang等[30]報道了電刺激MD的效應與刺激電極的方向有關，還依賴電極的精確植入，而刺激電極植入MD的背外側效應更為明顯。
本研究的結果顯示HFS刺激單側或雙側MD可抑制全面性癲癇發作的皮質起源，HFS刺激單側或雙側MD可能成為治療全面性癲癇發作的潛在方法。臨床DBS的應用需要充分考慮癲癇發作的類型。
手術切除致癇灶是治療難治性癲癇的方法之一，然而并不適合多灶性癲癇，或致癇灶不能準確定位和難以切除的患者。深部腦刺激(Deep brain stimulation，DBS)是治療難治性癲癇的新手段，它能根據設定的刺激參數將刺激電流輸送至特定的腦區，具有可逆性和可調節性的特點。目前采用低頻電刺激(Low frequency stimulation，LFS)或高頻電刺激(High frequency stimulation，HFS)方式的DBS被廣泛應用于小腦、海馬、丘腦前核[1]、穹隆等不同腦區，到目前為止并沒有找到控制癲癇發作的最佳刺激靶點，且DBS對不同類型的癲癇作用可能不同。
以往的研究顯示丘腦背內側核團(Mediodorsal thalamic nucleus, MD)與癲癇發作有關[2-5]。戊四唑(Pentylenetetrazole, PTZ)是公認的化學致驚藥物，經腹腔或尾靜脈注射大劑量PTZ溶液可穩定誘導大鼠全面性強直陣攣發作。為了解DBS刺激MD對藥物難治性癲癇的作用，本研究使用PTZ建立大鼠急性癲癇模型，并通過假刺激、HFS分別刺激單側或雙側大鼠MD，LFS刺激單側大鼠MD，研究HFS在PTZ急性癲癇模型中的作用。
材料與方法
1.1 動物
成年健康雄性SD大鼠280~350 g，48只(Grade II, Certificate No. SCXK2003-0001)。由浙江醫學科學院動物實驗中心提供，單籠喂養，自由攝食與飲水；環境溫度22～25℃，每日間隔給予12 h光照(08:00～20:00)。所有實驗均經過浙江大學動物實驗倫理委員會批準，并將動物的痛苦減少到最低。動物實驗在10：00～17：00進行。
1.2 手術
4%水合氯醛(400 mg/kg)腹腔注射麻醉，將大鼠固定于腦立體定向儀上(512600, Stoelting, USA)。體溫通過保溫毯(FHC, USA)控制于37°C。暴露顱骨，根據Paxino和Waston將電極從前囟插入單側或雙側MD(從前囟算起，AP: -2.8 mm, L:±0.7 mm, V: -5.8 mm)。另將螺絲電極植入硬膜下額葉皮質上方(從前囟算起，AP: +2.2 mm, L: -1.0 mm)，參考電極放置于右側枕區。采用的刺激電極為不銹鋼雙級電極(美國Systems公司)，直徑為0.2 mm，Teflon絕緣，雙股螺旋狀，末端刮掉絕緣層0.5 mm，雙極間距為0.8 mm。電極焊接到一個微型插頭，并用牙科水泥固定在大鼠顱骨上。術后大鼠恢復至少10 d。
1.3 PTZ誘導模型的MD刺激
配置新鮮60 mg/kg PTZ(Sigma, St. Louis, MO, USA)，經腹腔注入大鼠體內[6]。注射后即刻使用假刺激、HFS(100 Hz，脈寬：0.1 ms，電流：100～200 μA)刺激單側或雙側大鼠MD靶點，用LFS(1 Hz，脈寬：0.1 ms，電流：100 μA)刺激單側大鼠MD靶點(假刺激單側組：n=11；假刺激雙側組：n=4；HFS單側組：n=12；HFS雙側組：n=6；LFS單側組：n=8)。大鼠被安置于干凈的塑料籠子，觀察30 min后，用視頻腦電裝置同步記錄動物的行為和皮層腦電圖(EEG)。按改良的Racine評分[7, 8]標準評估癲癇發作的等級：① 0級：無發作；② 1級：觸須或耳廓顫動；③ 2級：運動停滯伴隨明顯身體顫動或點頭；④ 3級：運動停滯伴隨全面性肌陣攣性發作；⑤ 4級：陣攣發作，動物站立，仍能夠維持平衡；⑥ 5級：姿勢失控的強直-陣攣發作；⑦ 6級：多次出現5級發作。發作潛伏期根據EEG記錄和發作行為綜合評估。行為學觀察指標：發作等級(Seizure stage)、肌陣攣性發作的潛伏期(Latency for onset of myoclonic jerks)、陣攣性發作(4～5級發作)持續時間(Seizure duration)、陣攣性發作(4～5級發作)次數(clonic movement episodes)。若沒有達到相應的發作等級，則潛伏期的時間記錄為1 800 s(30 min)，相應發作持續時間為0 s。
1.4 組織學
電極植入位置由組織學證實。實驗結束后，小鼠斷頭處死，取腦，腦組織按照層厚10～20 μm切片并使用甲苯胺藍O染色，組織學檢查電極位置。本研究僅將電極準確植入相應單側或雙側MD的動物數據進行統計分析，而電極位置錯誤的動物數據將不被采用。
1.5 統計學方法
采用SPSS 19.0 (for Windows，SPSS Inc，美國)統計學軟件進行數據的分析處理。各組數據采用均數±標準差，采用one-way ANOVA單因素方差分析，并進行Dunnett’s t-test分析，雙側P值 < 0.05為差異有統計學意義。
結果
1.本次實驗共計使用SD大鼠48只，其中組織學檢查發現電極植入位置不準4只，因麻醉及手術意外、感染、發作持續狀態等原因死亡共計3只。最終存活且電極準確植入MD的大鼠共計41只，其中假刺激單側組11只，假刺激雙側組4只，即對照組共計15只；LFS刺激單側組8只，HFS刺激單側組12只，HFS刺激雙側組6只。
2. PTZ注射后EEG改變
PTZ注射后起始40 s內，腦電圖(EEG)可記錄到散在單個高幅棘波(＞500 μV)、多棘波和持續時間 < 2 s的棘慢復合波，且在這段時間內動物沒有明顯行為發作表現(圖 1)。2級發作伴隨一系列持續約2～3 s的不連續爆發性小棘波。PTZ注射50～60 s后，間歇性肌陣攣性發作(3級發作)開始出現，并伴隨4～6 s的高幅棘波發放。4級發作伴隨短暫連續爆發性腦電活動。PTZ注射3～5 min后，發作進展為全面性強直-陣攣發作(5級)，同步EEG上顯示波幅連續起伏變化的5～6 Hz棘波，伴隨發作后腦電抑制。LFS刺激單側和HFS刺激單側或雙側MD都不改變3級和5級發作的首個棘波或EEG表現的潛伏期。接受單側或雙側HFS刺激MD的大鼠在EEG上只顯示5級發作的相應EEG發作。假刺激和LFS刺激MD后出現5級或4級發作的大鼠同步EEG顯示有與行為活動相一致的連續棘波。
圖1
PTZ注射后皮層EEG改變??圖中依次顯示了接受對照組假刺激、單側LFS、雙側HFS的大鼠頭皮EEG結果; EEG起始端的小方框代表PTZ注射時點，其后向上的箭頭代表開始刺激MD時點; 插入的EEG顯示了對照組大鼠相應發作級別的放大波形
Figure1.
EEG changes after administration of PTZ ?this figure sequentially showed the EEG changes in rats of control group, MD-LFS group and MD-HFS group; the blank an the start of EEG represented PTZ injection point, the upward arrow followed represented the start time point of MD-stimulating; inserted EEGs showed the enlarged wave of corresponding seizure level in rats of the control group
3.各組癲癇發作的嚴重程度
HFS刺激單側或雙側MD(單側n=12，雙側n=6)能顯著降低PTZ急性致癇大鼠的發作嚴重程度，而LFS刺激單側MD(n=8)并沒有顯著作用(圖 2)。在假刺激組中植入單側MD電極(n=11)和雙側MD電極(n=4)的動物相比，所有反映發作嚴重程度的參數均沒有差異，因此，將這兩組合并為一個對照組。對照組的平均發作等級為5.87(圖 2a)，即大多數動物(n=13)具有多次5級發作；HFS刺激單側或雙側MD組平均發作等級明顯低于對照組(4.58，P=0.001；4.50，P=0.043)；而LFS刺激單側MD組平均發作等級(5.75)與對照組相比無統計學差異(P=0.986)。肌陣攣性發作的潛伏期在各組間無差異(圖 2b)。對照組陣攣性發作持續時間為(190±18) s(圖 2c)，與對照組相比，HFS刺激單側MD組(26±3) s或雙側MD組(25±3) s均能顯著縮短陣攣性發作持續時間(P=0.000)；而LFS刺激單側MD組(165±33) s與對照組相比無統計學差異(P=0.996)。對照組陣攣性發作(4～5級發作)的次數為(4.5±0.4)次(圖 2d)，HFS刺激單側MD組(0.8±0.1)次或雙側MD組(0.8±0.2)次均顯著低于對照組的次數(P=0.000)；而LFS單側刺激組(4.1±0.7)次與對照組相比，陣攣性發作的次數無統計學意義(P=0.980)。
圖2
各組刺激效果??a.發作等級；b.肌陣攣發作潛伏期；c.陣攣性發作持續時間；d.陣攣性發作的次數(對照組：n=15；1Hz組，n=8；100 Hz刺激單側MD組，n=12；100 Hz雙側刺激MD組，n=6)
注：*
Eg. *
討論
PTZ注射后可引起前腦多個發作環路的高度激活，因此可導致前腦型癲癇發作。PTZ誘導的癲癇發作的發展和傳播需要前腦、丘腦、海馬、下丘腦和腦干多個腦區間的相互作用[9]。丘腦在皮質與其他腦區相互聯系中起著極為重要的作用。一項fMRI研究顯示，丘腦在PTZ注射后能夠很快激活，且激活峰出現在發作起始前10～20s[9, 10]。
MD參與了認知和情感的處理[11]，作為丘腦的重要組成部分，MD只是一個比較小的區域，但它卻能夠調節廣泛的大腦皮質的功能。另外，它與前額葉皮質、邊緣葉皮質、海馬、基底外側杏仁核、伏隔核具有廣泛的聯系[12-14]。近年來，多項研究結果支持MD在癲癇發病中具有重要作用[2, 4, 5]。病理學研究顯示在癲癇患者及動物MD中存在顯著的神經元缺失，特別在顳葉癲癇中[2, 15, 16]。在癲癇發作傳播中MD也起到了一定作用[17-19]。在顳葉癲癇動物模型中，采用藥理學手段調控MD中突觸傳遞的神經遞質能改變癲癇發作的嚴重程度[2, 3, 17]。因此，我們假設DBS刺激MD可能成為藥物難治性癲癇的一種有效治療方式。
HFS能夠有效地降低PTZ誘導的癲癇發作的嚴重程度。本研究結果顯示HFS刺激單側或雙側MD能顯著降低大鼠癲癇發作的等級、縮短陣攣性發作的持續時間、減少陣攣性發作的次數，且能夠同時減少PTZ誘導的大鼠陣攣性發作和EEG癇樣放電的次數。這些結果表明MD丘腦皮質環路是全面性癲癇發作的重要組成部分，并且對全面性癲癇發作中的特征性同步陣發性腦電活動具有重要作用。研究表明，在PTZ注射前幾分鐘對特定腦區進行HFS刺激可以延長發作潛伏期[7, 20]，我們的實驗結果顯示HFS單側或雙側刺激MD并不能改變肌陣攣性抽搐發作(3級)和全面強直陣攣發作(5級)的潛伏期，我們認為可能與PTZ注射后立即進行電刺激有關。有趣的是，我們的結果顯示單側或雙側HFS刺激MD均具有相似的抗癲癇作用，這可能與兩側MD緊鄰、一側MD有致密的對側皮質投射和同側皮質丘腦聯系的部分側枝形成交叉性皮質丘腦傳入神經有關[21]。
McIntyre等對DBS復雜的機制，對比去極化阻滯、突觸抑制、突觸壓抑及刺激誘導的病理性網絡活動調節這四種假設，認為刺激誘導的病理性網絡活動的調節是DBS最可能的機制[22]。既往研究表明，HFS有以下作用：①降低被刺激神經元的興奮性以產生消融的功能；②升高細胞外鉀濃度并去極化阻滯相應神經元[23, 24]；③充分去極化完全失活部分電壓門控電流通道使動作電位不能產生[2, 25]；④耗竭被刺激神經元的遞質導致突觸傳出失敗；⑤當作用于丘腦皮質環路時可導致環路抑制。丘腦環路中的動態變化可調節大部分丘腦皮質聯系系統的節律，丘腦由平衡狀態轉為過度興奮狀態可導致超同步化并促進發作的產生。LFS和HFS刺激MD后產生不同的抗癲癇效果可能與其對丘腦環路興奮性調節的不同有關。與本研究結果相一致，以往研究顯示HFS刺激MD等多處丘腦區域，往往可抑制同步化發作活動[20, 26, 27]，相反，在我們研究中觀察到LFS刺激單側MD并不能改變癲癇發作的嚴重程度，也有研究表明稍高頻率(3～8Hz)的LFS刺激部分丘腦核團甚至可促進癲癇發作、誘導運動停滯和同步的皮層EEG放電。不同于HFS，LFS不能降低刺激靶點的神經元興奮性[28]，但它可通過與誘導長時程抑制(Long term depression, LTD)和去增強(depotentiation)相關的機制抑制發作活動，因此，LFS刺激丘腦部分區域缺乏抗癲癇作用可能與LFS不能誘導相應通路中的LTD或去增強相關。以3～8 Hz的LFS刺激MD可能通過促進局灶性丘腦環路的同步化，并產生丘腦節律的泛化，從而促進發作產生。
我們曾經觀察了電刺激丘腦MD對杏仁核電點燃癲癇模型的作用，發現它并沒有顯著的作用[29]。Zhang等[30]報道了電刺激MD的效應與刺激電極的方向有關，還依賴電極的精確植入，而刺激電極植入MD的背外側效應更為明顯。
本研究的結果顯示HFS刺激單側或雙側MD可抑制全面性癲癇發作的皮質起源，HFS刺激單側或雙側MD可能成為治療全面性癲癇發作的潛在方法。臨床DBS的應用需要充分考慮癲癇發作的類型。
