快速局部低温控制食蟹猴皮层癫痫的机制研究

A number of experimental studies have demonstrate that rapid focal cooling can terminate seizures in various animal models of epilepsy and does not cause permanent neurological deficits. At present, the rapid focal cooling for the control epilepsy has been possibility to do translational research. Unfortunately the mechanism by which rapid focal cooling terminates epilepsy is unclear. There is a lack of research aimed at determining the threshold temperature required to prevent or terminate seizures in large animal models of epilepsy. However，all these results are the necessary theoretical basis for translational studies and required parameters to design a clinical equipment. In this project we will apply the new electrothermal module device (Peltier device) and the most advanced in vivo neurotransmitter measurement instrument, rapid cooling epileptogenic cortex in the cynomolgus monkey neocortical seizure model. To explore the safety and optimal threshold temperature required to terminate seizures using rapid fast cooling and detect excitatory and inhibitory neurotransmitter concentration changes before, during, and after seizure onset and determine whether neurotransmitter concentration changes and brain electrical activity is synchronized temporally. At the same time, we aim to explore the effects of rapid focal cooling on these changes. Our findings will provide a necessary theoretical basis and non-human primate experimental data.

快速局部低温已被大量实验证实可在多种动物癫痫模型上终止难治性癫痫发作，且不造成神经功能损伤。目前快速低温控制癫痫技术已有了向临床转化的可能。但是，快速局部低温终止癫痫发作的机制尚不清楚，也缺乏在大动物癫痫模型上探索可预防或终止癫痫发作阈值温度的报道。 而这些研究结果将是该技术进行临床转化所必需的理论基础和设备参数设计依据。本研究将应用新型电热模块装置（Peltier装置）和国际最先进的在体神经递质检测仪，在食蟹猴皮层癫痫模型上，于癫痫发作前或发作起始时，快速降温致痫区皮层。探索快速局部低温可预防或终止痫性活动所需的阈值温度及安全性；检测癫痫发作起始、扩散、终止阶段（精确到秒）致痫区内兴奋性和抑制性神经递质的浓度变化；比较神经递质浓度变化与脑电活动在每个阶段时间上的相关性；同时探索快速局部低温对上述变化的影响，为今后开发具有自主知识产权的快速低温治疗设备提供必要的理论基础及大动物实验数据。

快速局部低温已被大量实验证实是一种非损伤性的可以控制或预防难治性癫痫发作。但是，快速低温在大动物癫痫模型上终止癫痫发作阈值温度尚不清楚，其控制癫痫发作的机制亦不明确。本基金在食蟹猴皮层癫痫模型上，探索了可以终止癫痫发作的温度阈值及对于不同脑电图频率的影响。另外还应用癫痫患者手术切除的活体标本，检测了痫性脑组织和非痫性脑组织中不同神经元的电生理特征及神经突触传导活性，旨在为今后的临床转化研究提供必要的实验数据。我们的结果显示：快速局部低温至16°C可以明显抑制癫痫的发作，可终止癫痫发作的阈值温度（16°C），可以使theta波段的功率明显降低。另外，在癫痫患者切除的脑组织的脑片记录显示：快速低温对中间神经元和锥体神经元的自发性兴奋性突触后电流及自发性抑制性突触后电流频率均明显降低。 锥体神经元sIPSCs平均振幅减低成都明显大于中间神经元。快速低温后未发现有明显的神经元损伤及角质细胞的变化。上述结果除了找到了快速低温可以抑制癫痫发作的与之温度，也在脑电图不同频段的能量变化及致痫组织中神经元的电生理特征和突触活动方面探索了快速低温控制癫痫发作的可能机制。从而为今后的临床转化研究提供必要的实验数据及理论基础。