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.2011年5月31日；108（22）：E183-91。
doi:10.1073/pnas.1101914108。 Epub 2011年5月16日。

有针对性的小中风会引起大脑半球间感觉信号处理的变化，这表明在几分钟内就会解除抑制

马吉德·莫哈杰拉尼 1, Khatereh Aminoltejari公司, 蒂莫西·墨菲
附属公司

有针对性的小中风会引起大脑半球间感觉信号处理的变化，这表明在几分钟内就会解除抑制

马吉德·莫哈杰拉尼等。 美国国家科学院程序. .

摘要

大多数感觉处理涉及与受刺激肢体相对（对侧）的皮层半球。中风患者的感觉信号处理的半球间平衡会发生变化。目前尚不清楚这些变化是中风后重新布线和经验的结果，还是电路损耗的直接影响。我们通过使用电压敏感染料成像监测两个大脑半球大部分区域的传感器感应活动，评估了短时间内（<2小时）小中风的影响，在这种情况下，皮层不太可能重新布线。阻断C57BL6J小鼠前肢体感皮层内的单个软脑膜小动脉可降低对侧肢体中风刺激引起的反应。然而，中风后，未受影响半球内的同侧（非交叉）前肢反应得以保留，并独立于对侧前肢皮层。在未受影响的大脑半球内，在中风发作后30-50分钟内，通过刺激对侧或同侧通路，对侧大脑半球的小中风显著增强了感觉反应。在非缺血动物中，通过使用药物抑制皮层或丘脑，未复制中风诱导的备用半球内反应增强。I/LnJ无胼胝体小鼠在中风后表现出类似的感觉处理快速大脑半球间重新分布，表明皮层下连接而非胼胝体表投射介导了新的激活模式。中风前丘脑失活可阻止感觉反应的双侧重排。这些发现表明，急性中风，而不仅仅是失去活动，激活了独特的通路，可以在幸存的皮层半球内迅速重新分配功能。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数字

图1。
图1。
靶向缺血和双侧血流和感觉功能评估。实验装置显示，在电压敏感染料成像期间，感觉刺激传递到乌拉坦麻醉小鼠的所有四肢。(A类)伪彩色图显示了左（未受影响）躯体感觉皮层对刺激右（未受保护）肢体之前的前肢（FL；绿色）和后肢（HL；红色）感觉反应(上部)45分钟后(下部)对侧半球的靶向缺血。黄色A类是前肢和后肢地图的重叠。请注意，缺血或感觉缺陷都不会延伸到未受影响的大脑半球。(B类)双侧开颅术后C57BL6小鼠示意图。(C类和D类)刺激左前肢（FL；绿色）和后肢（HL；红色）后，感觉运动皮层内的VSD荧光变化图(C类)30分钟后(D类)靶向缺血选择软脑膜小动脉段（白色箭头C类)供应右半球前肢区域。血流损失（根据散斑信号的差异确定，如D类)以蓝色覆盖。(E类和如果)中区域的激光散斑图像C类和D类（深色表示血流更多）报告局部血流和靶向软脑膜小动脉成功闭塞（校准条表示斑点对比度；标准偏差/平均值）。注意，靶向缺血对前肢区域具有选择性，并产生大于缺血区域的感觉缺陷。
图2。
图2。
在急性局灶性卒中之前和之后立即对小鼠受影响肢体的刺激反应进行双侧感觉处理评估。(A左边)如图1所示诱导靶向缺血，并在显示的5×5像素（0.11mm2)感兴趣的地区。(右上)中风诱导前40分钟左前肢触觉刺激的皮层VSD荧光信号。(右下角)右半球皮质区的靶向性光血栓灶性中风（图1）30分钟后，对左前肢触觉刺激的VSD荧光信号，代表前前肢地图。由散斑成像确定的笔划焦点由白色圆圈勾勒出来。请注意，尽管对侧前肢区域的皮层代表失去了早期活动，但同侧反应仍存在于左半球。(B类和C类)在13只小鼠的受中风影响的大脑半球对刺激左前肢（对侧反应）的平均VSD反应绘制的感兴趣区域中，在C57B16大脑重建上放置了5×5像素的小方框。(D类和E类)从未受影响半球绘制VSD反应图的感兴趣区域（同侧反应）。注意，平均同侧诱发的VSD反应在振幅或时间进程上与卒中前反应没有显著差异（皮层反应的统计定量变化如图S3).
图3。
图3。
评估感觉处理对急性缺血后未受影响肢体刺激的反应。(A左边)靶向缺血如图1所示。(赖特)刺激右前肢（未受影响的肢体）之前的双侧感觉反应伪彩色图像（VSD图像）(上部)45分钟后(下部)在右半球前肢区域（用白色圆圈勾勒）诱导靶向中风。(B类)示意图显示了用于评估未受影响半球内因刺激未受影响前肢而产生的反应的感兴趣区域的位置。(B类和C类)量化未受影响半球内未受影响肢体介导的指定感兴趣区域的反应。绘图是13只老鼠的平均值。(D类)示意图显示了用于评估受影响半球内因刺激未受影响的前肢而产生的反应的感兴趣区域的位置。(E类)量化中风影响半球内前肢刺激的感觉反应，同时刺激未受影响的爪子（右半球的右前肢刺激测量）。在两个半球测量的未受影响的前肢诱发VSD皮层反应的统计量化如所示图S5.
图4。
图4。
用河豚毒素进行皮层沉默不会再现靶向缺血的影响。(A类,我)卡通展示了河豚毒素注入右前肢地图的实验装置。（ii）局部场电位和皮层脑电图数据显示注射河豚毒素（30μM）后感觉诱发反应消失。(B类)对侧前肢刺激注射河豚毒素前和注射后35分钟的示例VSD图像(左侧)或同侧(赖特)注射部位。注意，刺激左前肢时，未静息半球内没有同侧VSD信号（与中风观察相反）（图2）。(C类和D类)量化TTX对受影响者VSD反应的影响(C类)并且不受影响(D类)右前肢注射河豚毒素后进行前肢刺激。
图5。
图5。
丘脑失活不会再现缺血后感觉处理中的回路水平变化。(A类)实验装置显示，TTX注射到右侧丘脑核团的部位有望介导前缘刺激的皮层反应。(B左侧)在使用TTX（30μM）注射沉默对侧丘脑核团之前和25分钟后，对左前肢触觉刺激的皮层VSD荧光信号。(赖特)VSD图像示例显示，丘脑内注射TTX（30μM）不会导致未受影响的爪子去抑制。值得注意的是，在这种动物中，同侧胼胝体的跨胼胝体征仍然很明显。(C类和D类)对侧前肢衍生信号的感觉反应量化(C类)或同侧(D类)TTX注射丘脑。正如预期的那样，TTX注射阻断了注射部位对侧前肢介导的反应，但未能导致非中风（未受影响）半球的去抑制。
图6。
图6。
局灶性卒中前丘脑沉默可防止大脑皮层对未受影响前肢的反应增强。(A类,我)实验装置显示河豚毒素注入右侧丘脑核团的位置。（ii）然后，在丘脑失活的同一半球内，在躯体感觉皮层的前肢代表处产生光血栓缺血。(B类)对照组右前肢触觉刺激引起的皮层VSD荧光信号(顶部)在丘脑核内注射河豚毒素（30μM）后(中部)最后，在右前肢皮质代表性光血栓中风后27分钟(底部). 注意，在该动物中，刺激右侧（未受影响的）前肢引起的同侧VSD反应（取决于胼胝体活动）在右侧半球大部分丘脑失活后仍然明显，但在缺血后中风影响的前肢区域内未检测到。(C类和D类)TTX注射丘脑后以及前肢卒中后，对照组对未受影响前肢刺激的对侧或同侧感觉反应的量化。显示了六只小鼠的平均数据。
图7。
图7。
卡通示例显示，在靶向缺血的第一个小时内，感觉处理可能会在大脑半球间重新路由到前肢感觉图。(A类和B类)控制（中风前）：来自左侧的感觉轴突(A类)或正确(B类)前爪交叉于对侧（蓝色）或继续通过未交叉的同侧通路（绿色）。注意，与对侧通路相比，同侧的感觉通路较弱。对侧通路通过对侧丘脑的兴奋性丘脑皮层通路（蓝色）到达主要前肢体感皮层，然后扩散到附近的皮层区域，如HL、BC和M1区域（蓝色箭头）。然后，感觉信号在<15ms内通过跨异体通道传播到对侧半球内的同位皮层区域。未交叉的同侧通路（绿色）分别在同侧丘脑和皮层上形成突触。两半球丘脑之间的半球间网状网状联系（-51,75）以红色显示（详细图表见图S8). (C类)右侧FL区中风后，对侧丘脑皮层输入受到干扰，导致胼胝体活动受阻。缺血还可能增加大脑半球间丘脑网状抑制（红色）的影响，从而通过对侧半球丘脑中继神经元的去抑制（抑制神经元），揭开同侧通路（绿色；从左前爪）的面纱。(D类)由于大脑半球间丘脑抑制（红色）的下调，携带未受影响（右）前爪感觉信息的中风对侧丘脑皮层通路的兴奋性可能增强（蓝色）。
图1。
图1。
(A类和B类)电压敏感染料信号对左前爪触觉刺激反应的伪彩色图像(A类)以及之后(B类)右半球（前肢感觉皮质区）内的靶向性局灶性卒中。笔划区域由白色圆圈勾勒出来。(C类和D类)图示在靶向性缺血的最初几个小时内受影响前肢的感觉处理重新启动的卡通。
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