首页开云官方app下载 光遗传学神经元调控助力脊髓损伤功能重建 | Master
尽管脊髓损伤是全球范围内致残的主要原因，目前仍缺乏明确有效的治疗方法。我们前期的临床试验证实，运动皮层兴奋性增强与脊髓损伤患者的功能预后相关。然而，运动皮层中何种细胞类型导致了后期的功能恢复尚不清楚。本研究应用光遗传学技术选择性激活初级运动皮层中的谷氨酸能神经元，探讨激活初级运动皮层谷氨酸能神经元能否促进大鼠脊髓损伤后的功能恢复及其初步的神经机制。结果显示，激活运动皮层谷氨酸能神经元能显著提高大鼠运动功能评分，有效缩短运动诱发电位潜伏期并提高运动电位波幅。此外，损伤部位的苏木精-伊红染色及神经纤维染色显示，精准激活初级运动皮层能有效促进脊髓损伤部位的组织恢复与神经丝蛋白生长，同时损伤部位部分生长相关蛋白含量增加。这些结果表明，选择性激活初级运动皮层谷氨酸能神经元可促进脊髓损伤后的功能恢复，对理解运动皮层刺激诱导功能恢复的神经细胞机制可能具有重要意义。
一、介绍
脊髓损伤是一种严重的中枢神经系统创伤，也是导致人类残疾的主要原因之一。脊髓损伤常导致肢体运动功能障碍，进而降低患者生活质量、造成劳动力丧失，给社会和家庭带来巨大负担。恢复脊髓损伤患者的肢体功能可以使许多日常生活活动成为可能，这可能会显著减轻社会和经济负担。因此，研究人员在过去的几十年中对脊髓损伤后的神经修复进行了大量研究。近年来，在理解脊髓损伤继发性损伤机制方面取得了巨大进展，已提出多种治疗方法，包括细胞移植、神经营养药物的应用以及组织工程技术。然而，这些治疗方法在临床上仍缺乏有效的干预。
展开剩余94%先前的研究主要集中于脊髓损伤的局部区域，而忽略了与脊髓结构和功能密切相关的大脑。目前，大多数关于脊髓损伤修复的研究都基于脊髓损伤后大脑结构和功能保持正常的假设。然而，近年来的研究已证实脊髓损伤后大脑的结构和功能会发生变化，并可能对脊髓损伤的功能恢复产生重要影响。
过去几年，我们开展了一系列研究，探索脊髓损伤后大脑结构和功能的变化。我们发现脊髓损伤患者大脑运动相关皮层（初级运动皮层、辅助运动区和前运动区等）会发生结构和功能重塑，这种变化可能在损伤早期就出现。我们的后续研究证实，大脑初级运动皮层区域的自发神经活动与功能恢复之间存在相关性，即脊髓损伤后初级运动皮层区域的兴奋性越高，6个月后运动功能恢复越好。先前研究表明，脊髓损伤后大脑初级运动皮层区域神经元兴奋性的增加是功能恢复的主要原因。当抑制初级运动皮层区域神经元活动时，恒河猴手指灵活性的恢复受到显著影响。上述结果表明，初级运动皮层区域在脊髓损伤后期的功能恢复中具有非常重要的作用。包括经颅磁刺激和电刺激在内的几种方法可以提高运动皮层的兴奋性，用于治疗脊髓损伤。研究也证实，应用经颅磁刺激（尤其是能提高神经元兴奋性的高频磁刺激）或电刺激可以促进脊髓损伤患者运动功能的恢复。然而，尽管上述神经调控方法具有一定的临床效果，但并不如预期显著。我们推测，虽然电或磁刺激激活了初级运动皮层区域的兴奋性神经元（谷氨酸能神经元），但它同时也激活了该区域的抑制性神经元，且激活范围无法精确控制。因此，它可能导致初级运动皮层区域的兴奋性和抑制性神经元同时被激活，最终影响临床效果。
光遗传学是一门快速发展的生物工程技术，整合了光学、软件控制、基因操作、电生理学等多个学科。该技术具有细胞类型特异性高、非侵入性、空间分辨率高、定位准确和可重复性好等优点。基于此，我们提出精准激活初级运动皮层兴奋性谷氨酸能神经元而非抑制性神经元，可能在促进脊髓损伤后运动功能恢复中发挥作用。光遗传学技术已广泛应用于各种神经精神疾病，特别是在治疗癫痫、精神疾病、运动障碍和中枢性疼痛方面。据我们所知，很少有研究探索使用光遗传学激活初级运动皮层谷氨酸能神经元以促进脊髓损伤后功能恢复。
在本研究中，我们采用光遗传学技术选择性激活初级运动皮层区域的锥体兴奋性神经元，以避免激活该区域的抑制性神经元，并观察脊髓损伤后运动功能的恢复情况。此外，我们还分析了脊髓损伤部位神经营养因子的表达，以探索初级运动皮层兴奋性神经元兴奋性在后期运动功能恢复中的神经机制。
二、材料与方法
01.实验动物与分组
所有动物实验及操作程序均遵循陆军军医大学第一附属医院动物伦理委员会批准的指导原则进行。90只成年雌性Sprague-Dawley大鼠（体重300克）购自陆军军医大学动物中心（中国重庆）。动物饲养于标准实验室笼具中（每笼2只），在24±2°C条件下采用12/12小时光暗周期，实验期间自由获取食物和水。
动物随机分为四组：
脊髓损伤+ChR2组（脊髓损伤+注射ChR2病毒+植入向初级运动皮层传递蓝光的光纤导管，n=6）
脊髓损伤+mCherry组（脊髓损伤+注射mCherry病毒+植入向初级运动皮层传递蓝光的光纤导管，n=6）
脊髓损伤组（仅进行脊髓损伤手术，n=6）
假手术组（假性脊髓损伤手术+植入向初级运动皮层传递蓝光的光纤导管，n=6）
关于实验整体安排及各组处理详情见图1。
图1. 本研究的时间线与分组示意图。(A) 实验总体时间线。病毒注射与光纤陶瓷头安装需在脊髓损伤造模前约3周完成。光刺激于造模成功后第3天开始，持续至第2周。刺激结束后取脊髓组织样本用于蛋白质印迹检测。行为学评分自造模后第1周开始，每周进行，至第6周结束。第6周收集脊髓组织，用于脊髓损伤部位的免疫荧光染色及神经纤维苏木精-伊红染色。(B) 本研究的分组及各组对应处理方法。动物分为四组：脊髓损伤+ChR2组（脊髓损伤+注射ChR2病毒+植入向初级运动皮层传递蓝光的光纤导管）、脊髓损伤+mCherry组（脊髓损伤+注射mCherry病毒+植入向初级运动皮层传递蓝光的光纤导管）、脊髓损伤组（仅进行脊髓损伤手术）和假手术组（假性脊髓损伤手术+植入向初级运动皮层传递蓝光的光纤导管）。
02.病毒注射
病毒注射方法与剂量参照我们先前的研究方法。简而言之，首先对大鼠进行麻醉，然后将其固定在数字立体定位仪上。随后在头皮顶部做切口，在双侧初级运动皮层对应位置的颅骨上各钻一个小孔。为通过光遗传学选择性激活初级运动皮层锥体神经元，我们使用微量注射器以每分钟0.05微升的速率，向双侧初级运动皮层缓慢注射0.3微升由rAAV 2/9-CaMKIIα-ChR2(H134R)-mCherry病毒液或作为对照的rAAV 2/9-CaMKIIα-mCherry病毒液。假手术组动物除植入光纤陶瓷头外，不在初级运动皮层区域注射任何药物。注射后，针头在原位停留5分钟再拔出，以使病毒扩散至周围组织。随后监测大鼠恢复情况并放回饲养笼。
深圳市富临神通科技有限公司（原“东莞市富临塑胶原料有限公司”）是 AMPI中国代理商，我们为客户提供Master-8、Master-9等电刺激产品。
03.光纤植入与蓝光激光刺激
光纤植入方法及激光刺激参数参照研究人员先前的研究及其他相关文章。具体步骤如下：病毒注射约4周后进行光纤植入，大鼠经麻醉后固定在数字立体定位仪上。简要而言，为实现光遗传学操控，将两根光纤导管植入病毒注射点上方300微米处的双侧初级运动皮层区域。最后，使用牙科水泥将光纤导管固定在颅骨上。采用Master-9脉冲刺激器控制蓝激光照射以激活初级运动皮层锥体神经元。使用数字光功率和能量计测量脑组织中各光纤尖端处的激光功率强度。为进行体内光遗传学激活，由Master-9脉冲刺激器控制473纳米激光，对大鼠实施12分钟刺激-休息循环照射。大鼠每天接受3次照射，光刺激共持续2周。
04.脊髓损伤模型建立
光纤植入3天后，大鼠经麻醉后置于立体定位仪上，暴露T8-10椎板水平的脊髓。清晰暴露每只大鼠的脊髓后，使用50克动脉瘤夹压迫T9节段脊髓60秒。以尾部摇动和后肢反射作为模型成功建立的指标。假手术组大鼠仅需切开T8-T10节段皮肤并去除相应椎骨。术后连续7天皮下注射青霉素以预防感染。在整个术后存活期间，每日两次监测大鼠的一般健康状况、感染情况及活动能力。术后护理包括每日两次手动排空膀胱，直至大鼠恢复自主排尿。
05.行为学测试
采用BBB运动功能评分量表和斜面实验评估脊髓损伤造模后第1天及第1、2、3、4、5、6周的运动功能恢复情况。上述两项行为学测试由两名不知实验分组的观察者进行操作和分析。BBB评分或斜坡稳定角度越高，表明大鼠运动功能恢复越好。具体测试步骤如下：在BBB评分测试中，逐一将待测大鼠放入半径约70-100厘米的铁栏内，敲击铁壁使大鼠在栏内爬行1-2分钟，同时观察其髋、膝、踝关节行走及身体运动过程与协调能力，最后根据BBB评分量表评估其运动功能。在斜面实验中，逐一将大鼠置于20-90度的斜板上，每次升高2.5-5度，每次角度测试前休息5分钟。当大鼠在某一坡度稳定10秒以上且重复3次，该坡度即被记录为大鼠的稳定坡度，并记录其最大稳定坡度。行为学测试由实验室两名不知实验分组的研究人员进行，所有行为均用手机进行录像和拍照。
06.运动诱发电位检测
脊髓损伤后6周，对成年雌性Sprague-Dawley大鼠进行运动诱发电位检测。大鼠麻醉后固定于板上，刺激针电极置于头皮下方冠状缝前2毫米中线处，记录电极置于胫骨前肌群中部，接地针电极置于大鼠尾部。单次刺激强度为10-25毫伏。潜伏期以毫秒为单位，振幅以微伏为单位。
07.苏木精-伊红染色
用于苏木精-伊红染色的含损伤区域的T10脊髓节段在4%多聚甲醛中固定。随后将组织切片依次转入梯度乙醇进行脱水。此后，T10脊髓节段经不同浓度乙醇、二甲苯和石蜡处理以实现透明和石蜡包埋。后续实验包括在冷冻切片机上切割4微米厚的冠状切片，经脱蜡复水后，将4微米纵切片用苏木精溶液染色，随后进行分色、水洗，再用伊红溶液染色，最后经梯度酒精脱水、二甲苯透明。仔细检查损伤区域组织切片范围，并使用奥林巴斯荧光显微镜采集图像。
{jz:field.toptypename/}08.蛋白质提取与蛋白质印迹分析
于脊髓损伤后第14天进行蛋白质印迹分析。大鼠经心脏灌注无菌生理盐水后处死，采集损伤中心上下各0.5厘米的T10脊髓节段。将切取的脊髓转移至匀浆器中，加入含PMSF的预冷裂解液快速充分研磨，研磨液转移至离心管，经离心后取上清液，使用BCA试剂盒测定蛋白浓度。等量蛋白质经SDS/PAGE凝胶电泳分离后转移至PVDF膜。膜用5%脱脂牛奶封闭后，在4°C下与相应一抗孵育过夜。洗膜后与二抗室温孵育1小时。使用ECL检测试剂显色。条带相对密度以GADPH为内参进行标准化，并使用Image J软件进行分析。
09.统计分析
所有数据均以均值±标准误表示。采用单因素方差分析后进行Tukey事后检验，或采用重复测量的双因素方差分析后进行Tukey事后检验来判断统计学显著性，分析使用SPSS统计软件。P值小于0.05被认为具有统计学意义。
三、结果
01.初级运动皮层谷氨酸能神经元的激活
大鼠注射腺相关病毒三周后，DAPI染色显示病毒在双侧初级运动皮层区域有明显且稳定的表达，同时脑部c-Fos染色也显示出初级运动皮层谷氨酸能神经元被激活。通过在大鼠头部安装光纤陶瓷头，使用470纳米蓝光刺激大鼠大脑初级运动皮层区域。检测刺激期间的细胞放电活动，发现大鼠初级运动皮层受刺激细胞的放电显著增加。通过摄像机观察受刺激大鼠，可见其光刺激期间后肢出现强烈不自主运动，光刺激停止后运动随之停止。在整个过程中，大鼠所有生理特征均正常，未出现癫痫等其他精神症状。这些结果证明，开云(中国)官方app下载注射的病毒能够通过光激活初级运动皮层谷氨酸能神经元并控制大鼠后肢运动。
图2. 初级运动皮层谷氨酸能神经元的激活。(A, B) 病毒注射与表达区域。(A) 红色虚线框为大鼠脑部病毒注射部位解剖示意图。(B) 红色虚线框为病毒在对应位置的表达情况。(C) 病毒表达后初级运动皮层区域的c-Fos染色显示，绿色部分存在c-Fos表达。(D) 光刺激期间神经细胞放电的电生理检测。
02.精准刺激初级运动皮层谷氨酸能神经元促进大鼠脊髓损伤后功能恢复
在脊髓损伤后第1至6周，我们每周通过BBB评分和斜面实验测试脊髓损伤大鼠后肢的功能变化。结果显示，损伤组大鼠的BBB评分和斜坡稳定角度随时间推移均有改善。值得注意的是，从第2周到第6周，脊髓损伤+ChR2组每周的评分均高于脊髓损伤组和脊髓损伤+mCherry组。至实验第6周，脊髓损伤+ChR2组的BBB评分和斜坡稳定角度显著优于上述两个脊髓损伤组，而脊髓损伤+mCherry组与脊髓损伤组的测试结果之间无显著差异。上述发现表明，通过光精准刺激初级运动皮层谷氨酸能神经元能够促进脊髓损伤大鼠的运动功能，并在长期功能恢复方面具有明显优势。
图3. 精准刺激初级运动皮层谷氨酸能神经元促进大鼠脊髓损伤后功能恢复。(A) 脊髓损伤后1-6周大鼠BBB评分折线图。(B) 脊髓损伤后6周大鼠BBB评分柱状图。(C) 脊髓损伤后1-6周大鼠斜坡稳定角度折线图。(D) 脊髓损伤后6周大鼠斜坡稳定角度柱状图。[图中A、C：*表示脊髓损伤+ChR2组与脊髓损伤+mCherry组比较P < 0.05，**表示P < 0.01；#表示脊髓损伤+ChR2组与脊髓损伤组比较P < 0.05，##表示P < 0.01，###表示P < 0.001。图中B、D柱状图：*表示P < 0.05，**表示P < 0.01，n = 6只/组，采用单因素方差分析。数据以均值（柱状图）和标准误（误差线）表示，各数据点以圆圈标示]。
03.精准刺激初级运动皮层谷氨酸能神经元可激活大鼠脊髓损伤后下行传导束
为验证光精准刺激大鼠初级运动皮层谷氨酸能神经元能否激活下行传导束，从而触发脊髓损伤大鼠后肢运动，我们首先在脊髓损伤后第一天检测大鼠的运动诱发电位。与假手术组大鼠的运动诱发电位相比，脊髓损伤后大鼠几乎未产生运动诱发电位。脊髓损伤后第6周，我们重新检测了各组大鼠的运动诱发电位。脊髓损伤+ChR2组的运动诱发电位波幅高于脊髓损伤组和脊髓损伤+mCherry组。此外，脊髓损伤+ChR2组的潜伏期也显著优于上述两个脊髓损伤组。同时，脊髓损伤+mCherry组与脊髓损伤组在运动诱发电位和潜伏期的测试结果上无显著差异。综上所述，上述结果表明，精准激活初级运动皮层谷氨酸能神经元能够兴奋下行传导束，从而触发后肢运动，最终促进脊髓损伤大鼠运动功能的恢复。
图4. 脊髓损伤后大鼠初级运动皮层谷氨酸能神经元的精准刺激。(A) 假手术组术后第一天运动诱发电位结果。(B) 脊髓损伤大鼠术后第一天运动诱发电位结果。(C–F) 分别为第6周时对应组别的运动诱发电位测试结果。(G) 各组运动诱发电位波幅柱状图。(H) 各组运动诱发电位潜伏期柱状图。[*表示P < 0.05，***表示P < 0.001，n = 6只/组，采用单因素方差分析。数据以均值（柱状图）和标准误（误差线）表示，各数据点以圆圈标示]。
04.精准刺激初级运动皮层谷氨酸能神经元促进大鼠脊髓损伤后损伤部位组织恢复
为进一步探究脊髓损伤大鼠在精准刺激初级运动皮层谷氨酸能神经元后第6周功能恢复的原因，我们采用苏木精-伊红染色观察四组大鼠的组织学变化。结果发现，脊髓损伤+ChR2组损伤区域的组织结构更清晰，空洞区域更小。我们进一步计算空洞面积进行统计分析，发现脊髓损伤+ChR2组的空洞面积显著小于脊髓损伤组和脊髓损伤+mCherry组。这些发现表明，精准激活初级运动皮层谷氨酸能神经元能够促进脊髓损伤大鼠受损组织的修复。
图5. 精准刺激初级运动皮层谷氨酸能神经元促进大鼠脊髓损伤后损伤组织恢复。(A) 第6周时四组大鼠苏木精-伊红染色组织切片对比图。(B) 各组脊髓损伤区域空洞面积柱状图。[**表示P < 0.01，***表示P < 0.001，n = 3只/组，采用单因素方差分析。数据以均值（柱状图）和标准误（误差线）表示，各数据点以圆圈标示]。
05.精准刺激初级运动皮层谷氨酸能神经元增加大鼠脊髓损伤后神经营养因子表达
通过蛋白质印迹法检测损伤脊髓中神经营养因子（BDNF、NGF）的表达。结果显示，各损伤组中BDNF和NGF的表达水平均高于假手术组。此外，脊髓损伤+ChR2组中BDNF和NGF的表达水平高于脊髓损伤+mCherry组和脊髓损伤组。脊髓损伤+mCherry组中BDNF和NGF的增加程度与脊髓损伤组相似。这些结果表明，精准激活初级运动皮层谷氨酸能神经元能够促进损伤区域BDNF和NGF的表达增加，从而促进损伤组织修复，最终推动脊髓损伤大鼠运动功能恢复。
图6. 精准刺激初级运动皮层谷氨酸能神经元增加大鼠脊髓损伤后神经营养因子表达。(A) 神经生长相关因子BDNF和NGF蛋白质的印迹条带。(B,C) BDNF和NGF蛋白的表达情况。[蛋白含量=目标蛋白灰度值/内参灰度值；*P < 0.05，***P < 0.001，n = 3只/组，采用单因素方差分析。数据以均值（柱状图）和标准误（误差条）表示，各数据点以圆圈标示]。
06.精准刺激初级运动皮层谷氨酸能神经元或可促进大鼠脊髓损伤后损伤部位神经丝再生
我们还检测了神经生长相关分子如GAP-43的表达水平，该分子在轴突发芽和突触可塑性中具有重要作用。结果显示，所有脊髓损伤组中GAP-43的表达水平均有所增加，且脊髓损伤+ChR2组的表达水平高于脊髓损伤+mCherry组和脊髓损伤组。此外，我们采用免疫荧光染色法检测了第6周时各组大鼠损伤脊髓中神经纤维的形成情况。结果显示，脊髓损伤+ChR2组损伤脊髓中神经纤维的荧光表达略高于其他损伤组。这些发现表明，对脊髓损伤大鼠精准刺激初级运动皮层谷氨酸能神经元能够促进损伤脊髓区域神经丝再生，从而促进损伤组织修复，最终推动脊髓损伤大鼠运动功能恢复。
图7. 精准刺激初级运动皮层谷氨酸能神经元促进大鼠脊髓损伤后神经纤维再生。(A) 神经生长相关分子GAP-43的印迹条带展示。(B) GAP-43灰度值统计分析柱状图。(C) 第6周时各组大鼠脊髓组织NF（神经丝蛋白）免疫荧光染色图，蓝色为DAPI染色，绿色为NF表达。(D) 平均灰度值柱状图。[蛋白含量=目标蛋白灰度值/内参灰度值；*P < 0.05，***P < 0.001，n = 3只/组，采用单因素方差分析。数据以均值（柱状图）和标准误（误差条）表示，各数据点以圆圈标示]。
四、讨论
运动功能障碍常见于脊髓损伤患者，严重影响其生活质量。本研究旨在探讨特异性激活脊髓损伤大鼠初级运动皮层谷氨酸能神经元能否促进其运动功能恢复。我们的研究结果显示，特异性激活初级运动皮层谷氨酸能神经元可增加损伤脊髓中神经营养因子的含量，从而促进神经纤维轴突再生，改善脊髓损伤后大鼠后肢的支撑和抓握能力。因此，这些结果表明，精准刺激初级运动皮层谷氨酸能神经元可能是治疗脊髓损伤后运动功能障碍的有效方法。据我们所知，本研究是康复领域首次通过光遗传学技术特异性激活初级运动皮层谷氨酸能神经元以促进脊髓损伤后功能恢复的研究。
本研究最重要的发现之一是，刺激大脑初级运动皮层区域可以促进脊髓损伤大鼠的功能恢复，这为当前针对脊髓损伤的神经调控疗法指出了一个有效的刺激靶点。目前，大多数脊髓损伤的医学治疗都针对脊髓的局部损伤区域，并未考虑大脑与脊髓之间的连接，因此效果远低于预期。我们先前的研究发现，脊髓损伤患者运动功能的恢复主要依赖于大脑初级运动皮层区域的功能代偿，脊髓损伤后该区域更高的自发神经活动与更好的运动功能恢复相关。此外，越来越多的证据表明，使用神经调控技术刺激初级运动皮层区域对脊髓损伤后的神经再生和运动功能恢复具有重要作用。例如，有研究证明，与连续脊髓刺激相比，脑部刺激能加速并增强脊髓损伤后运动功能的长期恢复。另一项研究表明，慢性初级运动皮层电刺激可以重新激活轴突生长和突触形成过程中的不同信号通路，从而引发脊髓损伤或卒中导致的皮质脊髓束损伤后的轴突发芽，最终促进功能恢复。本研究的发现与上述研究结果一致，表明调节大脑初级运动皮层区域的神经元活动可能是影响脊髓损伤后运动功能的重要环节。
本研究的第二个重要发现是，我们发现初级运动皮层谷氨酸能神经元可能在脊髓损伤的运动功能恢复中发挥重要作用。同时，我们的结果也可能解释了当前神经调控疗法效果不够显著的一个潜在原因。首先，当前的神经调控疗法无法精确控制电磁场在脑组织中的分布，激活范围不够精准。其次，上述方法对刺激区域中被激活的细胞类型缺乏选择性和特异性。电刺激或磁刺激无法精确且选择性地刺激运动皮层中的某些特殊类型神经元。这两种刺激方法会同时激活刺激区域的兴奋性神经元、其他类型的抑制性神经元以及神经投射纤维。一项研究证实，GABA受体激动剂能够降低脊髓损伤后运动皮层神经元的活性，从而导致猴子运动功能恢复受阻，这表明激活抑制性神经元不利于后期的功能恢复。因此，尽管电刺激或磁刺激激活了兴奋性神经元，但也同时激活了抑制性神经元，且激活范围无法精确限制，可能导致目标和非目标区域的兴奋性和抑制性神经元均被激活，最终导致临床疗效不精确。因此，迫切需要一种能够在不激活抑制性神经元的前提下，精确激活运动皮层兴奋性神经元，从而提高运动皮层椎体细胞兴奋性的技术。光遗传学技术可以精确激活或抑制特定类型的神经元。在本研究中，我们利用光遗传学技术和特定波长的光精准刺激脊髓损伤大鼠初级运动皮层区域的谷氨酸能神经元，揭示了选择性神经刺激能够促进脊髓损伤后的功能恢复。上述发现可能为未来脊髓损伤的精准神经调控研究提供一个潜在方向。
此外，本研究还发现刺激初级运动皮层谷氨酸能神经元促进功能恢复的机制与损伤脊髓区域的神经丝再生、从而促进损伤组织修复有关。根据先前研究，电刺激或磁刺激促进恢复的主要原因也是促进损伤区域神经营养因子的表达。有研究证实，短暂刺激可以增加GAP-43和BDNF的表达，从而达到运动神经元再生的效果。另一研究发现，选择性光刺激初级运动皮层可以促进脑卒中大鼠的功能恢复，这是由于包括BDNF和NGF在内的活动依赖性对侧皮层神经营养因子表达增加。在本研究中，我们也证实了光刺激激活初级运动皮层谷氨酸能神经元能够增加神经营养因子的表达，并促进脊髓损伤区域的轴突再生。
我们的研究存在以下局限性：1. 未通过干预措施用黄光进一步抑制初级运动皮层区域抑制性神经元的兴奋性，从而从不同方面进一步明确促进功能恢复的细胞类型。2. 未设置电刺激或磁刺激作为对照组，因此尚不清楚精准光刺激在促进脊髓损伤功能恢复方面是否比常规电磁刺激更有效。3. 未检测足够多的神经营养因子以进一步阐明脊髓损伤的恢复机制。然而，本文仅是针对光遗传学刺激脊髓损伤大鼠的探索性研究，其主要目的是确认该方法的可行性和有效性。未来的研究应进一步明确这些疗效差异。
总之，我们的研究结果表明，光遗传学技术可用于精确激活初级运动皮层区域的谷氨酸能神经元，同时能显著增加损伤脊髓中如NGF和BDNF等神经营养因子的表达，从而促进轴突再生，最终改善脊髓损伤后的运动功能。这表明精准激活初级运动皮层谷氨酸能神经元可能成为未来脊髓损伤治疗的新方向。当然，光遗传学技术未来能否应用于临床脊髓损伤患者，仍有待通过基因治疗技术的发展来确定。
深圳市富临神通科技有限公司（原“东莞市富临塑胶原料有限公司”）是 AMPI中国代理商，采购Master-8、Master-9等电刺激产品请立即联系我们。
发布于：河南省
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