引用本文： 姜胤, 韓春雷, 劉煥光, 王秀, 張鑫, 孟凡剛, 張建國. 匹羅卡品癲癇大鼠的海馬功能網絡異常及其相關記憶損傷. 癲癇雜志, 2019, 5(2): 152-153. doi: 復制
背景 顳葉癲癇（TLE）患者常伴有學習記憶障礙為表現的認知能力損傷，患者病理表現除典型的海馬硬化外，還涉及內嗅皮層、杏仁核以及其他顳葉皮層損傷，這說明 TLE 患者存在多腦區網絡損傷。現在，越來越多的研究開始關注 TLE 患者的結構及功能腦網絡異常，且普遍認為 TLE 患者的異常腦連接表現為結構及功能連接度減弱。雖然已有一些研究圍繞 TLE 患者腦網絡展開，考慮到醫學倫理因素，為進一步深入的探索疾病機制及新的治療手段，基于實驗動物的腦網絡研究亟需開展。匹羅卡品（LIP）癲癇大鼠是最常用的 TLE 動物模型之一，它可以較好的模擬 TLE 患者的臨床和神經病理特點。通過結構核磁共振（MRI）觀察，可見 LIP-TLE 大鼠海馬、杏仁核及梨狀皮層區域灰質體積顯著減少，且隨造模時間延長，海馬齒狀回及 CA3 區域的白質纖維束連接呈進展性異常。這提示我們 TLE 大鼠灰質及白質纖維束均存在結構異常。然而，目前仍缺乏針對 TLE 大鼠腦功能網絡異常的研究，對其學習記憶功能的探索，也多集中在空間記憶。由此，本研究通過觀察 LIP-TLE 大鼠在疾病慢性期的靜息狀態海馬相關功能網絡異常，及其空間、位置及情景學習記憶能力，探索 TLE 大鼠的海馬功能網絡異常特點及其與學習記憶損傷的關系。
方法 將 SD 大鼠隨機分為兩組，一組進行氯化鋰-LIP 腹腔注射造模，一組腹腔注射生理鹽水作為對照。造模后 4～6 周觀察大鼠癲癇發作，出現自發發作的大鼠進入后期實驗。造模 8 周后對大鼠進行行為學測試，采用新物體識別、新位置識別、情景記憶測試行為模型，三種行為測試順序在大鼠間隨機安排，每兩種行為測試間隔不少于 48 h。行為學測試采用 50 cm×50 cm×45 cm 的行為測試箱，每種行為學任務應用不同的視覺線索和測試物體。每種行為任務包含訓練和測試兩個階段，大鼠接受 10 min 的訓練，1 d 后進行測試，觀察大鼠對新舊物體、新舊位置物體，及情景記憶中各物體的探索時間，并進行組內及組間對比。行為測試后，對大鼠進行 2% 的異氟烷麻醉，并在 7T MRI 下完成 T2 結構像及血氧水平依賴性（BOLD）功能像掃描。對結構像數據應用 ImageJ 軟件分析海馬體積，依據 Paxinos and Watson 圖譜，在 Bregma ?2 mm 至 ?6 mm 截面計算海馬灰質體積，Bregma ?2 mm 至 ?4 mm 截面計算背側海馬體積，Bregma ?4 mm 至 ?6 mm 計算腹側海馬體積，并進行組間對比。對功能像數據，先應用 SPM8 軟件進行頭動校正、配準及、標準模板匹配及濾波（0.01～0.1 Hz）的預處理，隨后，應用 ICA 軟件對數據進行獨立成分分析，提取與海馬結構模板空間匹配度最高的成分作為海馬功能網絡成分，進行組間比較。進一步對組間比較差異顯著的區域作為感興趣區，提取區域內連接度平均值，與行為測試進行相關分析，觀察不同區域功能連接與不同種類學習記憶功能的相關性。行為學、海馬灰質體積組內、組間對比采用 t 檢驗或 ANOVA，統計閾限為 P<0.05；功能成分組間對比采用雙樣本 t 檢驗，統計閾限為 FDR 校正后 P<0.05；相關分析采用 Pearson 線性相關分析，統計閾限為 P<0.05。
結果 共 19 只大鼠進入后期數據分析（TLE n=10，control n=9），行為學結果可見，對照組大鼠對新物體、新位置的探索時間顯著長于舊物體、舊位置，而在情景記憶中，對舊物體舊位置探索時間明顯長于新物體舊位置，對新物體新位置的探索時間明顯長于新物體舊位置。而 TLE 大鼠對新物體、新位置的探索時間均短于對照組大鼠，且 TLE 組大鼠在情景記憶測試中新舊物體新舊位置上的探索時間總體差異無統計學意義，其在空間因素的辨別能力與對照組相比有減弱趨勢。海馬灰質體積比較可見，TLE 大鼠的海馬灰質總體積、背側海馬體積較對照組顯著減少，腹側海馬亦存在海馬體積減少趨勢。對比兩組間海馬功能網絡連接，觀察到 TLE 大鼠海馬內部聯系減弱，且海馬網絡與體感皮層、運動皮層、杏仁核及丘腦功能連接減弱；另一方面，TLE 大鼠海馬網絡與視覺皮層、中腦及島葉功能聯系較對照組增強。相關性分析發現，大鼠空間識別相關的測試成績與海馬內部、海馬網絡與杏仁、丘腦、體感、運動及島葉皮層的連接密切相關；而大鼠物體識別相關的測試成績與海馬網絡和杏仁核、中腦、運動、體感、視覺和島葉皮層相關。
結論 本研究首次應用 7T MRI 觀察 LIP-TLE 大鼠海馬功能網絡異常及其相關記憶損傷。結果提示 TLE 大鼠在空間記憶、物體記憶及情景記憶均存在損傷。海馬功能網絡異常主要表現為功能連接減弱的趨勢，海馬功能網絡內部的功能減弱與空間位置記憶損傷密切相關，而海馬網絡與其他功能網絡的連接度異常與空間及物體記憶均有相關性。此外，研究結果與 TLE 患者研究較為一致，提示 LIP-TLE 模型大鼠可進一步在 TLE 疾病機制及臨床治療的腦功能成像研究中應用。
摘譯自：Jiang Y, Han CL, Liu HG, et al. Abnormal hippocampal functional network and related memory impairment in pilocarpine-treated rats. Epilepsia, 2018, 59(9): 1785–1795.
背景 顳葉癲癇（TLE）患者常伴有學習記憶障礙為表現的認知能力損傷，患者病理表現除典型的海馬硬化外，還涉及內嗅皮層、杏仁核以及其他顳葉皮層損傷，這說明 TLE 患者存在多腦區網絡損傷。現在，越來越多的研究開始關注 TLE 患者的結構及功能腦網絡異常，且普遍認為 TLE 患者的異常腦連接表現為結構及功能連接度減弱。雖然已有一些研究圍繞 TLE 患者腦網絡展開，考慮到醫學倫理因素，為進一步深入的探索疾病機制及新的治療手段，基于實驗動物的腦網絡研究亟需開展。匹羅卡品（LIP）癲癇大鼠是最常用的 TLE 動物模型之一，它可以較好的模擬 TLE 患者的臨床和神經病理特點。通過結構核磁共振（MRI）觀察，可見 LIP-TLE 大鼠海馬、杏仁核及梨狀皮層區域灰質體積顯著減少，且隨造模時間延長，海馬齒狀回及 CA3 區域的白質纖維束連接呈進展性異常。這提示我們 TLE 大鼠灰質及白質纖維束均存在結構異常。然而，目前仍缺乏針對 TLE 大鼠腦功能網絡異常的研究，對其學習記憶功能的探索，也多集中在空間記憶。由此，本研究通過觀察 LIP-TLE 大鼠在疾病慢性期的靜息狀態海馬相關功能網絡異常，及其空間、位置及情景學習記憶能力，探索 TLE 大鼠的海馬功能網絡異常特點及其與學習記憶損傷的關系。
方法 將 SD 大鼠隨機分為兩組，一組進行氯化鋰-LIP 腹腔注射造模，一組腹腔注射生理鹽水作為對照。造模后 4～6 周觀察大鼠癲癇發作，出現自發發作的大鼠進入后期實驗。造模 8 周后對大鼠進行行為學測試，采用新物體識別、新位置識別、情景記憶測試行為模型，三種行為測試順序在大鼠間隨機安排，每兩種行為測試間隔不少于 48 h。行為學測試采用 50 cm×50 cm×45 cm 的行為測試箱，每種行為學任務應用不同的視覺線索和測試物體。每種行為任務包含訓練和測試兩個階段，大鼠接受 10 min 的訓練，1 d 后進行測試，觀察大鼠對新舊物體、新舊位置物體，及情景記憶中各物體的探索時間，并進行組內及組間對比。行為測試后，對大鼠進行 2% 的異氟烷麻醉，并在 7T MRI 下完成 T2 結構像及血氧水平依賴性（BOLD）功能像掃描。對結構像數據應用 ImageJ 軟件分析海馬體積，依據 Paxinos and Watson 圖譜，在 Bregma ?2 mm 至 ?6 mm 截面計算海馬灰質體積，Bregma ?2 mm 至 ?4 mm 截面計算背側海馬體積，Bregma ?4 mm 至 ?6 mm 計算腹側海馬體積，并進行組間對比。對功能像數據，先應用 SPM8 軟件進行頭動校正、配準及、標準模板匹配及濾波（0.01～0.1 Hz）的預處理，隨后，應用 ICA 軟件對數據進行獨立成分分析，提取與海馬結構模板空間匹配度最高的成分作為海馬功能網絡成分，進行組間比較。進一步對組間比較差異顯著的區域作為感興趣區，提取區域內連接度平均值，與行為測試進行相關分析，觀察不同區域功能連接與不同種類學習記憶功能的相關性。行為學、海馬灰質體積組內、組間對比采用 t 檢驗或 ANOVA，統計閾限為 P<0.05；功能成分組間對比采用雙樣本 t 檢驗，統計閾限為 FDR 校正后 P<0.05；相關分析采用 Pearson 線性相關分析，統計閾限為 P<0.05。
結果 共 19 只大鼠進入后期數據分析（TLE n=10，control n=9），行為學結果可見，對照組大鼠對新物體、新位置的探索時間顯著長于舊物體、舊位置，而在情景記憶中，對舊物體舊位置探索時間明顯長于新物體舊位置，對新物體新位置的探索時間明顯長于新物體舊位置。而 TLE 大鼠對新物體、新位置的探索時間均短于對照組大鼠，且 TLE 組大鼠在情景記憶測試中新舊物體新舊位置上的探索時間總體差異無統計學意義，其在空間因素的辨別能力與對照組相比有減弱趨勢。海馬灰質體積比較可見，TLE 大鼠的海馬灰質總體積、背側海馬體積較對照組顯著減少，腹側海馬亦存在海馬體積減少趨勢。對比兩組間海馬功能網絡連接，觀察到 TLE 大鼠海馬內部聯系減弱，且海馬網絡與體感皮層、運動皮層、杏仁核及丘腦功能連接減弱；另一方面，TLE 大鼠海馬網絡與視覺皮層、中腦及島葉功能聯系較對照組增強。相關性分析發現，大鼠空間識別相關的測試成績與海馬內部、海馬網絡與杏仁、丘腦、體感、運動及島葉皮層的連接密切相關；而大鼠物體識別相關的測試成績與海馬網絡和杏仁核、中腦、運動、體感、視覺和島葉皮層相關。
結論 本研究首次應用 7T MRI 觀察 LIP-TLE 大鼠海馬功能網絡異常及其相關記憶損傷。結果提示 TLE 大鼠在空間記憶、物體記憶及情景記憶均存在損傷。海馬功能網絡異常主要表現為功能連接減弱的趨勢，海馬功能網絡內部的功能減弱與空間位置記憶損傷密切相關，而海馬網絡與其他功能網絡的連接度異常與空間及物體記憶均有相關性。此外，研究結果與 TLE 患者研究較為一致，提示 LIP-TLE 模型大鼠可進一步在 TLE 疾病機制及臨床治療的腦功能成像研究中應用。
摘譯自：Jiang Y, Han CL, Liu HG, et al. Abnormal hippocampal functional network and related memory impairment in pilocarpine-treated rats. Epilepsia, 2018, 59(9): 1785–1795.