经颅直流电刺激改善帕金森大鼠行为学症状的研究

摘要

本研究开发了一种适用于非麻醉状态下SD大鼠的简单有效的tDCS实验方案，并通过Comsol有限元仿真软件，对直流电场进行仿真，证实所施加的电流可以有效的进入皮层。然后通过这种实验方案，验证经颅直流电刺激(tDCS)能够缓解6-羟基多巴胺(6-OHDA)单侧毁损的帕金森大鼠的行为学症状，并且通过运动诱发电位(MEP)的检测来进一步判断tDCS对皮层兴奋性的调节。在数字仿真中，孤立出来的几何模型是从大鼠颅骨到白质的长方体(长6mm，宽10mm，高8mm)，电极是直径2mm，高3mm的圆柱体，贴附在颅骨表面。测试电流强度40μA，发现电流密度的最大值出现在脑脊液与硬脑膜接触的中心，最大值为12.74μA/mm2，进入皮层的电流为61.4％。从数字仿真角度证实这种刺激强度和实验方法的有效性。在帕金森大鼠的行为学实验中，本研究观测了旋转行为，走廊觅食实验，步态实验三种行为学实验。帕金森大鼠被分为20μA刺激组、80μA刺激组，200μA刺激组，tDCS前后帕金森大鼠的潜伏期，转速均发生显著性改变(P<0.05)；80μA刺激组和200μA刺激组与假刺激组之间的转速存在显著差异(P<0.05)；但是200μA后该组与80μA刺激组转速无显著性差异(P>0.05)，因此考虑到便携式设备的低功耗和安全性，推荐刺激强度不超过80μA。在走廊实验，步态实验和MEP实验中，相对于假手术组，阳极tDCS使刺激组的大鼠偏向受损侧食物的比率下降(P<0.001)。而假手术组大鼠偏向受损同侧的比率与tDCS之前相比并没有显著的改变。对于步态实验，经过30分钟阳极tDCS作用后，刺激组相对于假手术组比较步态数量有显著性差异(P<0.001)。在MEP试验中，在刺激后第5分钟时进行MEP检测，发现被刺激大脑对侧的MEP幅值相对于假刺激组显著升高(P<0.001)，而同侧的MEP相对于假刺激组显著降低(P<0.001)。距tDCS结束10分钟后，相对于假刺激组的MEP幅值仍然有显著差异(损伤前肢，P<0.001；健康前肢，P<0.001)；等到20分钟时，发现无论是对侧还是同侧均与刺激前相比没有显著差异。因此，tDCS可以有效的改善帕金森大鼠的行为学症状和皮层兴奋性。因此tDCS在缓解帕金森病大鼠行为学症状中有显著作用。