“脑薄片技术”的概念、定义、翻译、参考文献-科学参考

单词

脑薄片技术

释义

【脑薄片技术】

拼译：brain slice techniques

从动物脑或脊髓制备可离体存活、厚度为100～700μm的组织切片进行细胞电生理学研究的技术。脑薄片取材于脑或脊髓的各个部位，除进行以微电极技术为核心的生物电记录和分析外，还用于神经科学各个领域的研究。该技术具有标本易于处理、定位准确、记录稳定、条件易于控制、神经元间保存联系及可进行多学科综合研究等优点，是从细胞乃至分子水平探索中枢神经系统奥秘的重要手段。

1924年，瓦尔堡(D．Warburg)在能量代谢研究中首次证实离体脑组织具有生物学活性后，1950年墨克伊魏因(H．Mcllwain)开始将各种动物脑组织存于改正的Krebs液中进行多种物质代谢的生化研究，并应用电刺激和药物处理方法。1957年，李(C-L．Li)和墨克伊魏因首次在新皮质脑片进行神经元细胞内记录，证明它具有相似于在体神经元的电生理、突触反应和自发放电，并进行神经递质及药物作用的研究。嗣后，安德森(P．Andersen)及坎德尔(E．R．Kandel)等实验室建立的海马脑片技术，并在以后的20年中成为重要的神经科学研究手段之一。随后，小脑(1973)、下丘脑(1975)、新纹状体(1979)及脑干(1982)等脑薄片技术也相继建立。中国80年代初主要用海马脑片进行场电位记录，80年代末中国科学院上海生理所、皖南医学院等单位则开展了细胞内记录工作。

1978年高桥(T．Takahashi)用琼脂凝块包埋切片法制备了新生大鼠脊髓薄片(130～150μm)，在相差显微镜直视下进行运动神经元(MN)细胞内记录。随后仁司(S．Nishi，1982)和诺思(R．A．North，1983)实验室先后用成年猫和大鼠制备脊髓薄片，开展交感节前神经元(SPN)、背角细胞内生物电记录和研究。目前最常用的400～500μm厚新生大鼠脊髓切片技术由朗迪奇(M．Randic)实验室率先使用，但局限于背角神经元的研究。1984年，邓(N．J．Dun)实验室开展了SPN及MN的研究。国内安徽医科大学(1988)和皖南医学院(1990)也分别开展了新生大鼠脊髓切片SPN和MN的细胞内记录研究。

80年代中期以来，脑薄片技术得到了进一步发展。首先是震荡切片机克服了中枢神经组织极软弱易挤压问题，使脑片工作几乎涉及脑和脊髓的各个部位。同时，脑片制备向特定解剖或功能部位或核团发展，如扣带回、视皮质、蓝斑等脑片。其次，制备保留传入传出联系的脑片，如脊髓的切片保留腹、背根，倾斜纹状体切片具有与大脑皮质和苍白球的联系通路。另外，联合脑片制备为研究不同部位间相互联系奠定了基础，海马结构中海马与齿状回联合脑片成为记忆生理、癫痫病理研究的重要手段。耶弗蒂尼亚(S．Jeftinij，1988)制成的新生大鼠脊髓薄片－背根神经节联合标本，可进行背角和神经节细胞的同步记录。而新生大鼠脊髓－外周神经标本，海龟脑干－听觉传入通路标本也是一些成功的例子。

单电极电压钳首先由魏尔桑(W．A．Wilson)等(1975)应用于脑薄片研究，膜电流分析对一些电生理现象的离子机制阐明至关重要。汪(M．Y．Wang)等在MN证明5－HT通过增大或减小钾电导而诱发外向或内向的电流，引起超极或去极化反应。再则，王于(R．K．S．W，1979)在海马神经元、林纳斯(R．Llinas，1980)在小脑Purkinje细胞进行树突内电位记录，促进了树突电生理学研究的发展。王1984年在豚鼠海马脑片CA₃区锥体细胞进行双细胞同步记录，证明突触前的单个细胞放电即可对相联系的细胞诱发单空触或双突触的抑制性突触后电位(IPSP)，而负反馈性IPSP的存在证明回返性抑制。山本(1989)在齿状回颗粒细胞与CA₃锥体细胞间、雷德曼(S．J．Redman，1990)实验室在CA₃与CA₁细胞间的配对同步记录，均证明单个突触前细胞的激活可在联系的细胞产生单一性的兴奋性突触后电位(EPSP)。另外，邓实验室(1989)首先用海马脑片电生理方法证明甘氨酸对NMDA反应有易化作用，为修正“甘氨酸是抑制性氨基酸”的概念提供了更接近生理条件的证据；胡(G．Y．Hu，1991)等通过对CA₁神经元前电位的系统研究，对经典的峰电位触发模式提出了挑战。在新生大鼠脊髓切片，蒋(Z．G．Jiang，1991)等证明刺激腹根可在MN诱导单突触的EPSP，首次从电生理学角度对头头是阐明腹根传入纤维的生理功能。同样，人们利用脑薄片可进行综合研究的特点而开展的电生理与药理、与组织形态等研究，已更全面地认识了细胞功能的内在规律，如沈(ES，1990)用新生大鼠脊髓切片对SPN进行细胞电生理研究和胞内标记，不仅得到了功能性质与形态的关系分析资料，还发现存在染料耦联细胞。

在1988年美国神经科学会上，萨克曼(B．Sakmann)等首次报道了脑薄片在位神经元全细胞或膜片钳记录技术。其关键是往复喷射灌流液机械性地暴露部分神经元胞体，在显微镜直视下进行记录。该技术为保存突触联系的神经元进行高信噪比的膜电流或单通道分析提供了可能，尤其是突触性膜电流分析已可深入到量子特性的定量分析；同时还可进行胞内标记。该方法适用于各种动物不同发育阶段的各种脑片，在多种脑片的研究表明，膜输入电阻及时间常数值远高于普通细胞内记录所测值，表明漏电电阻较一般胞内记录更接近生理状态。1989年，布兰通(MG．Blanton)等将该技术简化为不需暴露和直视神经元，只在微电极刺入组织时加以电极内正压以防堵塞，即可在常用的400～500μm厚度的脑片、普通记录系统进行在位神经元全细胞记录，使之得以广泛应用。高桥(1990)在MN证明存在多种膜电流，还发现有内向整流电流存在，5－HT的兴奋作用与之增大有关；蒋志根等(1991)在倾斜纹状体脑片对主细胞和非主细胞的电生理性质、组织形态、突触联系、神经递质等给予系统的阐明。

在“脑的10年(1990～1999)”中，脑薄片技术将成为最活跃的研究领域之一，其研究热点有：(1)标本的生理化和多样化。即优化技术使标本更接近生理状态，或更适用于量子水平、分子水平的分析；标本多样化，按不同研究目的发展各种联合标本或脑薄片培养标本，在阐明脑髓脊各区域的信息处理与交流方面意义重大。除相关脑结构联合标本外，将有与外周传入传出相联系的标本，如视觉、听觉通道标本。(2)研究多元化，即多学科综合研究，是神经科学发展的潮流。尤其是脑薄片培养技术的成熟与推广，有可能与分子生物学技术相结合，甚至对特定脑细胞实施基因工程，产生突破性的理论或应用成果。(3)使用脑片全细胞记录技术，对胞内成分尤其是有关的第二信使物质以透析、置换，从而更深入地阐明神经递质、调质及一些药物作用的信息传递、膜通道机制。(4)脑片研究的新成果、新知识应用到医药实践，与其他新方法新技术杂交结合，尤其是与计算机技术相结合，使脑研究在理论上进入精密定量和数学模拟水平，在实用中发展出新的诊断方法和治疗药物。

【参考文献】：

1 Li C-L,et al. J Physiol. ,1957,139:178～190

2 Langmoen I A,et al. Electrophysiology of isolated mammalian CNS preparations. NY:Academic Press. 1981,51 ～ 105

3 Dingledine R,et al. Brain Slices, NY: Plenum Press. 1984. 375～437

4 Gahwiler B H. Slices cultures of cerebellar,hippocampal and hypothalamic tissue. Experientia, 1984,40,235～308

5 Edwards F A,et al. Pflugers Archh, 1989,414:600～612

6 Blanton M G, et al. J Neurosci Meth. ,1989,30:203～210

7 Wang M Y, et al. J Physiol. 1990,430:87～103

8 Jiang Z G,et al. J Neurophysiol. , 1991,65:57～66

9 Jiang ZG,et al.J Physiol. , 1991,443:533～553

10 汪萌芽，等．皖南医学院学报，1992，11：65～67

(皖南医学院汪萌芽撰；蒋志根审)

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