Nature子刊发表中科院深圳先进技术研究院王立平团队最新研究成果：癫痫波在大脑中的传递方向

中国科学院深圳先进技术研究院   Nature子刊发表王立平研究团队最新研究成果：癫痫波在大脑中的传递方向Mar. 2016

癫痫病是最常见的大脑功能性疾病之一，影响着全球约1%人口的生活质量，而且根据2013年在国际著名医学期刊Lancet上发表的一项针对约7万名癫痫患者平均长达9年的随访研究显示，癫痫患者的“过早死亡率”是正常人群的11倍。多年来，关于癫痫的“起源”问题和癫痫波的“传递方向”问题是癫痫研究领域一直备受关注的经典核心问题。有关癫痫波在大脑中是如何传播的？大脑异常放电的“传递方向”是怎样的？一直没有定论。之前人们的研究工作主要是基于离体脑片水平的电生理学研究，而这种方法可能会因为切断脑区间的重要投射而导致获得的结论存在较大的局限。相比之下，如果能够在癫痫发作过程中，在活体情况下明确癫痫波在大脑中是如何传播的，就可以针对其传播方向实施更加精准的预测和治疗。

中国科学院深圳先进技术研究院－MIT麦戈文联合脑认知与脑疾病研究所王立平研究团队近日在Nature Communications期刊上发表了题为“Optogenetic dissection of ictal propagation in the hippocampal-entorhinal cortex structures”的论文，此研究首次采用基于光遗传技术的同步光刺激和多脑区电记录技术，在动物活体水平实现了对颞叶癫痫传递方向的精确解析和癫痫发作的有效控制，有望为颞叶癫痫的治疗提供重要的理论依据。

为完成这项研究，过去几年中王立平团队在中科院科研装备研制备项目的支持下，自行开发了“动物活体同步光刺激多脑区电生理记录系统”，为了能够长期稳定的记录到大脑内的神经元放电信息，团队成员鲁艺、钟成等将此系统中的多通道微电极通过电化学修饰的方法与光遗传技术结合，建立了组织相容性更佳的光神经界面技术。应用这样的同步光刺激和多脑区电记录系统，研究团队首次在活体水平精确解析了颞叶癫痫神经环路的动力学特征以及活体动物体内癫痫波的传递方向。不同于目前文献中报道的“内嗅皮层—海马—内嗅皮层”环路，本研究揭示了颞叶癫痫的主要传递方向为“海马—内嗅皮层”（DGH—MEC）。此外，作者还实现了选择性地兴奋海马中间神经元能直接阻断颞叶癫痫的传递并挽救小鼠的异常行为，证实了海马中间神经元是重要干预靶点，为颞叶癫痫的临床治疗提供了新的指导思路。

图1. 颞叶癫痫的传播方向解析和抑制。（A）癫痫波在小鼠海马和内嗅皮层脑区间的传递方向；（B）选择性兴奋海马中间神经元能显著抑制癫痫的传递。

这项工作的共同第一作者为中国科学院深圳先进技术研究院的鲁艺和钟成。该研究得到国自然杰出青年基金（81425010），中国科学院战略先导专项（2012CB825503）和中科院科研仪器研制项目（2010019）等项目的资助。

视频 颞叶癫痫的在体抑制和对小鼠行为的挽救

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作者介绍

王立平

中科院深圳先进技术研究院-MIT麦戈文联合脑认知与脑疾病研究所中方负责人，研究员，深圳神经精神调控重点实验室主任；国家中青年科技领军人才（2013），国家杰出青年基金获得者（2014）入选者，中科院脑科学卓越中心骨干成员；曾于2005年在德国柏林麦克斯•德尔布吕克分子医学中心（MDC）获博士学位，美国斯坦福大学Karl Deisseroth 教授实验室进行博士后研究；目前的主要研究方向为：情绪神经环路调控和精神疾病研究。已发表SCI论文30余篇（其中第一作者/通讯作者Nature及其子刊论文6篇），被引用2400余次。主持的项目主要包括：国自然杰出青年基金，中科院战略先导专项等。

鲁艺

中科院深圳先进技术研究院－MIT麦戈文联合脑认知与脑疾病研究所副研究员，深圳市脑图谱解析关键技术与设备工程实验室主任；中科院青促会成员（2016）。曾在武汉大学化学院分别获得学士（2005）和博士（2010）学位。目前的主要研究方向为：脑图谱解析技术研发及其在神经精神疾病研究中的应用。已发表SCI论文13篇，授权国家发明专利19项。

钟成中科院深圳先进技术研究院－MIT麦戈文联合脑认知与脑疾病研究所助理研究员，2014级博士研究生（在职）。目前的主要研究方向为：电生理技术研发和病理状态神经环路的结构及功能解析。已发表SCI论文3篇，授权国家发明专利7项。