综述：研究清醒啮齿动物中扩散性去极化影响的最先进临床前技术

这篇综述系统评述了在清醒（无麻醉）啮齿动物中研究扩散性去极化（Spreading Depolarization, SD）的创新方法，聚焦偏头痛先兆（migraine with aura）模型。作者强调麻醉对SD阈值、血流动力学反应及神经血管耦合（neurovascular coupling）的干扰，提出通过光遗传学（optogenetics）、石墨烯微晶体管阵列（gFETs）、功能超声（fUS）等跨尺度技术实现高精度SD诱导与检测，为闭合转化医学鸿沟提供了关键技术路线。

　　

麻醉对脑血流与SD的影响

麻醉作为临床前研究的干扰因素，显著改变系统性（如平均动脉压）和脑生理参数。吸入性麻醉剂（如异氟烷）剂量依赖性地增减脑血流（CBF），而注射型麻醉剂（如丙泊酚）则普遍降低CBF。神经血管耦合的振幅也因麻醉减弱。SD特性（波形、传播速度、阈值）同样受麻醉剂量调控——丙泊酚、氯胺酮抑制SD，而巴比妥类无显著影响。这些干扰促使研究者转向清醒动物模型，以更真实模拟偏头痛、中风等疾病的SD病理过程。

SD诱导技术的革新

传统电刺激或化学诱导（如KCl）存在侵入性强、靶向性差的缺陷。光遗传学通过光敏离子通道（如ChR2）实现细胞特异性SD诱导，其无线化改进方案可在自由活动小鼠中重复触发SD，同步模拟偏头痛行为（光敏感、异常性疼痛）和血流代谢特征。一项突破性技术结合石墨烯晶体管与光遗传学，实现头固定小鼠非侵入性SD诱导与检测，为研究SD长期影响提供新工具。

电生理检测的突破

直流耦合（DC-coupled）电生理仍是SD检测金标准。传统金属电极因低频响应差易失真，而石墨烯场效应晶体管（gFET）凭借高灵敏度、柔性特点，可穿透颅骨记录SD慢电位（5-10 mV）及传播轨迹（3 mm/min）。深度电极研究揭示SD对皮层各层神经元活动的差异化调控：浅层抑制，深层可能兴奋。阻抗监测作为补充手段，通过组织导电性变化间接追踪SD波。

跨尺度血流成像技术

SD引发特征性血流三相反应：初始低灌注→高灌注→长期低血流（oligemia）。宏观尺度上，功能超声（fUS）可全脑监测血流体积变化，兼容清醒头固定大鼠；介观尺度激光散斑成像（LSCI）和内源性光学信号（IOS）实现皮层宽场血流动态追踪；微观尺度双光子显微镜捕捉到SD诱导的神经元肿胀、树突棘变形及毛细血管血流停滞。一项创新实验通过微型显微镜（miniscope）发现SD后脑脊液中的CGRP直接激活三叉神经节，绕过硬脑膜痛觉传入。

未来方向

电压成像技术或替代电生理直接光学检测SD，基因编码电压敏感探针与轻量化成像硬件结合，有望实现自由活动动物的全无线SD监测。当前清醒头固定技术虽存在运动伪影和应激限制，但其规避麻醉干扰的优势推动着偏头痛机制研究的范式转变。

结论

跨尺度技术整合（电生理-fUS-光遗传学）正重塑SD研究格局，清醒动物模型将加速偏头痛先兆治疗靶点的临床转化。