近日，我院麻醉手术中心周诚研究员/张东航讲师团队在British Journal of Anaesthesia（英国麻醉杂志）期刊（IF: 9.2）上发表了题为“Association between pyramidal neurone spiking in the medial prefrontal cortex and the sedative potency of volatile anaesthetics in mice”的研究论文，阐述了内侧前额叶皮层（mPFC）锥体神经元的兴奋性在吸入麻醉药物镇静效应的调节作用及机制。

麻醉学研究所周诚、麻醉手术中心张东航为共同通讯作者；麻醉手术中心冷虞、阳垚鑫为共同第一作者。

   尽管吸入麻醉药在临床上广泛应用，但其引起意识消失的皮层机制尚未完全阐明。主流意识理论（IIT和GNWT）均强调mPFC作为意识神经相关结构的关键作用，通过直接调控意识状态或间接调节后中部皮层以维持意识。同时，mPFC也是睡眠-觉醒周期和全身麻醉中调控意识状态的重要节点，该区域内主要包括兴奋性锥体神经元和抑制性PV、SOM和VIP中间神经元等多种神经元亚型，它们构成复杂的皮层网络，成为吸入麻醉药引起意识丧失的神经基础。尽管皮层网络中神经传递的动态变化较为明确，但兴奋性锥体神经元和抑制性中间神经元及其相互调控在吸入麻醉药导致的意识消失中的具体作用仍不完全清楚。

本研究采用在体多通道电生理记录成功区分了mPFC中的常规放电（RS）和快速放电（FS）神经元，其电生理特征分别对应了膜片钳记录的锥体神经元和PV神经元（图1）。通过进一步分析这些神经元在吸入麻醉药作用下的反应后发现，1 MAC七氟烷显著抑制RS神经元的放电频率，延长其最高脉冲间隔时间。同时，七氟烷能降低RS神经元的spike幅度、增加谷-峰间隔时间和复极化时间。离体实验证实，1 MAC七氟烷可降低锥体神经元的诱发动作电位频率和幅度，同时增加动作电位半宽时间（图2）。为了确定锥体神经元在吸入麻醉中的调节作用，研究者使用化学遗传的方法调控了mPFC神经元的活动（图3）。化学遗传抑制mPFC锥体神经元显著降低RS神经元的放电频率，并增强七氟烷的抑制效应。而化学遗传激活锥体神经元产生相反的效应，减弱了吸入麻醉药的镇静效应（图3）。另外对于FS神经元或者PV中间神经元，研究者发现七氟烷显著抑制其放电频率，且抑制比率显著高于RS神经元。然而，与锥体神经元不同，七氟烷不改变FS神经元的spike波形特性（图4），这可能与PV神经元中较高的Nav1.1表达有关。通过敲减了PV神经元中的Nav1.1表达，结果发现七氟烷对FS神经元放电的抑制增加（图5），对RS神经元的抑制相对减弱（图6）。

本研究表明，mPFC锥体神经元的兴奋性是吸入性麻醉药镇静作用的主要决定因素，PV中间神经元可通过调控RS神经元活动，进而影响吸入麻醉效应。该研究不仅为揭示意识改变的神经微环路机制提供了新证据，也为临床麻醉深度调控带来新的干预思路。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0007091225004921?via%3Dihub

图1. mPFC内常规放电神经元（RS）与快速放电神经元（FS）的分类

图2. 七氟烷抑制mPFC锥体神经元的放电频率并改变其动作电位特性

图3. 化学遗传抑制或激活mPFC锥体神经元可分别增强或减弱七氟烷的镇静效应

图4. 七氟烷降低FS神经元的放电频率却不影响其动作电位波形

图5. 敲减PV神经元中Nav1.1可增强七氟烷对FS放电神经元的抑制作用

图6. 敲减PV神经元中Nav1.1可减轻七氟烷对RS神经元的抑制作用并减弱七氟烷的镇静效应