青海红十字医院麻醉科王学军团队一项关于全身麻醉苏醒神经环路的实验研究成果在《Brain Research Bulletin》上发表

    全身麻醉是临床外科实践中不可或缺的技术。丙泊酚作为最广泛使用的静脉麻醉药，因起效迅速、苏醒质量高而备受青睐。然而，麻醉药物如何调控意识状态转换，尤其是从麻醉状态中主动苏醒的神经机制，至今尚未完全阐明。尽管已知内源性促醒通路对意识状态的转换起关键调控作用，中脑多巴胺能系统是这一网络的中心节点，但黑质致密部（substantia nigra pars compacta, SNc）多巴胺能神经元及其投射通路在丙泊酚致意识丧失与苏醒过程中的具体作用，仍缺乏系统研究。本研究通过综合运用光纤记录、光遗传学、化学遗传学、脑电/肌电记录及行为学分析等技术，在C57BL/6J小鼠中双向操控SNc多巴胺能神经元胞体及其在背侧纹状体（dorsal striatum, DS）的投射末梢，全程记录丙泊酚麻醉诱导、维持和苏醒过程中的皮层电活动及行为学（翻正反射消失与恢复）。本研究旨在探讨SNc多巴胺能神经元及其下游黑质—纹状体通路在丙泊酚麻醉苏醒中的作用，为理解全身麻醉的意识调控机制提供神经解剖学方面的实验依据。

    研究团队观察到，在丙泊酚麻醉的影响下，SNc多巴胺能神经元的钙信号在翻正反射消失（LORR）后渐进性下降至抑制状态（参见图a, c, e）。在苏醒阶段，神经元活动在意识恢复节点出现显著回升（参见图b, d, f）。这些发现揭示了丙泊酚麻醉可抑制SNc多巴胺能神经元活性。

2. 操控SNc多巴胺能神经元：仅影响苏醒过程，不改变丙泊酚诱导

    研究人员通过光遗传学方法激活SNc多巴胺能神经元，并未显著改变翻正反射消失时间及脑电频谱特征（均P >0.05）（参见图c-e）。麻醉维持阶段：激活SNc多巴胺神经元可使脑电从慢波模式转向高频模式，表现为θ波、θ波功率下降、γ波功率升高（P<0.05）且肌电出现活动。表明激活SNc多巴胺能神经元可减轻丙泊酚麻醉深度（参见图f-i）。而在麻醉苏醒阶段，研究者发现，激活SNc多巴胺神经元可以显著缩短翻正反射恢复时间（RORR），脑电呈γ波升高、δ/θ波下降（参见图j-l）。激活SNc多巴胺能神经元可减轻丙泊酚麻醉深度，显著缩短苏醒时间。

   同样的方法，研究人员光抑制SNc多巴胺能神经元，均未显著改变翻正反射消失时间及脑电频谱特征（均P >0.05）（参见图c-e）同样采用光遗传抑制SNc多巴胺神经元则使丙泊酚维持麻醉期间的脑电δ波功率升高（P<0.01）（参见图f-i）。这提示抑制SNc多巴胺神经元可能进一步加深小鼠丙泊酚麻醉的深度。而在丙泊酚苏醒阶段，SNc多巴胺神经元的抑制显著延长苏醒时间（RORR），脑电呈δ波、θ波升高、β波下降（参见图j-i）。实验结果表明SNc多巴胺能神经元促进了意识从丙泊酚麻醉中的恢复。

    本研究通过多模态神经调控技术，观察了SNc多巴胺能神经元及其SNc→DS通路在丙泊酚麻醉苏醒过程中的作用。这些效应主要影响苏醒阶段，对麻醉诱导无明显影响。该结果提示，黑质—背侧纹状体多巴胺能通路参与丙泊酚麻醉苏醒的调控。这一发现为理解全身麻醉的神经机制提供了更多实验依据，也有助于后续促醒干预策略的探索。

    该项研究工作在青海红十字医院高原麻醉实验室完成。该实验室是我院开展麻醉相关神经机制研究的平台，依托高原地区特点开展工作。实验室的建设与发展得到了院党委的大力支持，在此深表感谢。欢迎校内外同行交流指导。