急性单侧基底外侧杏仁核深部脑刺激（DBS）不影响大鼠运动功能、焦虑样行为及恐惧记忆巩固

《Experimental Brain Research》：Acute unilateral DBS of the basolateral amygdala does not affect motricity, anxiety-like behavior, or fear memory consolidation in rats

　　

深部脑刺激（deep brain stimulation，DBS）是毁损性功能神经外科手术的一种替代疗法。基底外侧杏仁核（basolateral amygdala，BLA）是治疗精神疾病的潜在DBS靶点。然而，了解其相关的行为和认知效应对于安全性和耐受性评估十分必要。因此，研究人员研究了急性单侧BLA DBS的潜在效应。研究人员将单极电极植入成年雄性Wistar大鼠的右侧BLA。在实验1中，不同组动物接受高频刺激（high-frequency stimulation，HFS，130 Hz）或低频刺激（low-frequency stimulation，LFS，20 Hz）10分钟，刺激强度分别为0（对照）、10、50或100 μA。刺激结束后，动物立即接受高架十字迷宫（elevated plus-maze，EPM）测试，随后进行旷场实验（open field test，OFT）。在实验2中，两组动物先接受恐惧条件化训练，并在条件化结束后立即接受HFS或LFS（50 μA）刺激。随后在刺激后2小时和24小时分别检测短期和长期恐惧记忆巩固。BLA DBS对以下指标无显著影响：（i）焦虑样行为表达，HFS（p=0.46）或LFS（p=0.37）；（ii）运动活动（HFS，p=0.12；LFS，p=0.60），以OFT中移动距离为指标；（iii）恐惧记忆巩固（HFS，p=0.31；LFS，p=0.68）。在所测试的刺激参数和实验条件下，急性单侧BLA DBS未显著影响大鼠的自发运动活动、焦虑样行为或恐惧记忆巩固。这些结果提供了与杏仁核DBS耐受性和安全性相关的信息。

深部脑刺激（deep brain stimulation，DBS）是一种通过外科植入电极向深部脑结构施加可逆性电脉冲的神经调控技术，已成为运动障碍、强迫症和难治性癫痫等疾病的有效治疗手段，并在一定程度上取代了毁损性功能神经外科手术。基底外侧杏仁核（basolateral amygdala，BLA）是杏仁核复合体的核心亚核，深度参与威胁刺激的评估、焦虑样行为的表达以及恐惧记忆的巩固。由于BLA的过度活动与创伤后应激障碍（post-traumatic stress disorder，PTSD）、颞叶癫痫和自闭症谱系障碍等疾病相关，BLA已被提出作为DBS治疗的潜在靶点。然而，BLA位于生存神经环路的关键位置，刺激该区域可能引发恐惧、焦虑等急性情绪反应。在临床实践中，急性刺激副作用可能使治疗从开始即无效，因此评估急性BLA DBS的行为效应对于安全性和耐受性至关重要。此外，DBS的结局高度依赖于靶点位置和刺激参数，高频刺激（high-frequency stimulation，HFS）与低频刺激（low-frequency stimulation，LFS）常产生不同甚至相反的效果。基于此，研究人员设计了两项实验，系统考察不同频率和强度的急性单侧BLA DBS对大鼠运动功能、焦虑样行为及恐惧记忆巩固的影响。

研究人员选用成年雄性Wistar大鼠（2–3月龄，260–350 g，由巴西圣卡塔琳娜联邦大学动物设施提供）作为实验对象，通过立体定位手术将单极电极植入右侧BLA。实验1采用完全独立样本设计，分别给予HFS（130 Hz）或LFS（20 Hz）10分钟，刺激强度为0（对照）、10、50或100 μA，刺激结束后依次进行高架十字迷宫（elevated plus-maze，EPM）和旷场实验（open field test，OFT）。实验2在恐惧条件化训练结束后立即给予HFS或LFS（50 μA）10分钟，并在训练后2小时和24小时分别测试短期和长期恐惧记忆。研究假设LFS会诱发急性焦虑样行为并增强恐惧记忆巩固，而HFS则产生相反效应。然而，结果与预期相反：无论刺激频率和强度如何，急性单侧BLA DBS均未显著影响焦虑样行为、自发运动活动或恐惧记忆巩固。这些结果提示，BLA DBS在急性阶段未见明显行为学副作用，为其临床应用的耐受性和安全性提供了动物实验依据。

研究人员采用的主要技术方法包括：单极电极立体定位植入术（电极材料为镍铬合金，暴露面积0.07 mm²），刺激脉宽固定90 μs，频率分别为130 Hz（HFS）和20 Hz（LFS），电流强度10–100 μA，对应每相电荷密度为1.27–12.73 μC/cm²，其中50 μA产生的6.36 μC/cm²接近临床平均电荷密度（约7 μC/cm²）。行为学方法包括：EPM评估焦虑样行为（以开放臂时间和进入百分比为指标），OFT评估自发运动活动（以移动距离和平均速度为指标）以及焦虑样行为（中心区域时间），经典听觉恐惧条件化（以足底电击为无条件刺激，音调为条件刺激）结合2小时和24小时重新暴露测试评估恐惧记忆巩固（以冻结行为百分比为指标）。统计分析采用单因素方差分析和双因素重复测量方差分析，以p≤0.05为显著性阈值。

实验1：BLA DBS不影响焦虑样行为的表达。在EPM测试中，以刺激强度为因素的单因素方差分析显示，HFS未改变开放臂时间百分比（p=0.46）和开放臂进入百分比（p=0.76）；LFS同样未改变上述指标（p=0.37和p=0.48）。HFS对总入臂次数存在主效应（p=0.04），但事后多重比较仅提示50 μA组较对照组有边缘性增加（p=0.07），LFS组则无显著效应（p=0.45）。在OFT中，HFS或LFS对移动距离（p=0.12和p=0.60）、平均速度（p=0.11和p=0.58）以及中心区域停留时间（p=0.11和p=0.79）均无显著影响；HFS对中心进入次数有主效应（p=0.05），主要由50 μA组的边缘性增加（p=0.07）贡献，LFS无此效应（p=0.46）。以上结果表明，急性单侧BLA DBS既不改变焦虑样行为，也不影响自发运动活动。

实验2：BLA DBS不影响短期或长期恐惧记忆巩固。在恐惧条件化训练结束后立即给予10分钟的50 μA HFS或LFS，并于2小时和24小时后测试冻结行为。双因素重复测量方差分析显示，两种频率下时间效应均显著（HFS：p<0.001；LFS：p<0.001），证实条件化训练成功诱导了恐惧学习；但刺激处理因素不显著（HFS：p=0.31；LFS：p=0.68），表明接受刺激的动物与对照组在短期和长期恐惧记忆巩固方面没有显著差异。因此，急性单侧BLA DBS未干扰恐惧记忆的巩固过程。

讨论部分回顾了研究结果与假设不符的可能原因。研究人员原本基于“HFS局部抑制、LFS局部激活”的经典理论以及BLA在生存行为和记忆巩固中的作用，预期LFS会产生促焦虑和增强恐惧记忆的效应。然而，DBS的作用机制可能远比频率依赖的激活/抑制二分法复杂，涉及局部突触调制与长程网络振荡的相互作用。实验使用的刺激参数与临床常用电荷密度相近，且行为范式已被证明对BLA的药理学调节敏感，因此阴性结果具有一定说服力。但研究也存在局限性：缺乏分子或组织学标记验证刺激引发的神经活动范围；仅刺激右侧BLA，不能推广至双侧刺激；行为测试在刺激停止后进行，无法排除刺激期间的瞬时效应或快速洗脱效应；且样本仅为雄性大鼠，雌性动物的反应可能随发情周期变化。最后，研究人员总结认为，杏仁核是治疗PTSD、自闭症谱系障碍和颞叶癫痫等疾病的有前景的DBS靶点，但急性单侧BLA DBS在所用参数和方案下不太可能产生持久的行为或记忆相关变化。未来的研究应进一步考察双侧刺激效应以及连续刺激期间的行为变化。