隔核毁损对甲基苯丙胺模型大鼠行为和学习记忆能力的影响

作者：李鑫，李拴德，王晓峰    作者单位：湖南省第二人民医院脑外科，湖南 长沙 410015； 中国人民解放军第三医院神经外科，陕西 宝鸡 721000 　　【摘要】  目的 观察隔核毁损对甲基苯丙胺 （MAP） 模型大鼠行为、学习记忆能力的影响。 方法 先将90只SD大鼠单纯随机分为3组：对照组，MAP组，MAP +隔核毁损组，每组30只。大鼠腹腔内注射MAP制造精神分裂症动物模型，采用立体定位仪电极毁损隔核，进行刻板行为评分。对照组及MAP +隔核毁损组进入水迷宫实验；另60只SD大鼠在游泳训练后也进行水迷宫实验，随机分为训练组 （无毁损）及训练组 （毁损后），每组30只。通过实验检测大鼠的空间学习记忆能力。 结果 与MAP组比较，MAP +隔核毁损组大鼠刻板行为评分显著下降。MAP +隔核毁损组大鼠社会行为良好。水迷宫实验中，MAP +隔核毁损组在初期空间记忆能力存在缺陷。 结论 隔核毁损能够实现对大鼠精神分裂症阳性症状的改善，对大鼠初期学习记忆能力及空间定位能力有影响，对已获得的记忆影响不大。

　　【关键词】  隔核；甲基苯丙胺；行为，动物

　　Effects of septal nucleus lesioning on behaviors and learning and memory abilities in methamphetamine-treated rats

　　LI Xin, LI Shuande, WANG Xiaofeng

　　1. Department of Neurosurgery, the 2nd People Hospital of Hu'nan Province, Changsha 410015, China;  　　2. Department of Neurosurgery, the 3rd Hospital of PLA, Baoji 721000, China

　　Abstract：  Objective  To observe the effects of septal nucleus lesioning on behaviors and learning and memory abilities in methamphetamine- treated (MAP) rats.  Methods  One hundred and fifty Sprague-Dawley rats were enrolled in this study. The first 90 rats were randomly designed into 3 groups: control group, MAP group, MAP + septal nucleus lesioning group (30 each). Methamphetamine (MAP) was injected intraperitoneally for establishing the schizophrenic rat model. The septal nucleus was destructed by direct current using stereotactic technique. The stereotyped behavior scores were recorded in MAP-induced schizophrenic rats. The control group and MAP + septal nucleus lesioning group were observed in the Morris water maze. Then, the other 60 rats were randomly divided into 2 groups after swimming education: septal nucleus lesioning and non-lesioning groups (30 each), and both received water maze tests. The spatial learning and memory abilities were observed through the Morris water maze tests.  Results  Compared with the MAP group, the stereotyped behavior scores were significant reduced in MAP + septal nucleus lesioning group. In the MAP + septal nucleus lesioning group, the social behaviors were normal, and the water maze tests revealed defect in spatial memory ability in the early days.  Conclusion  Lesioning of the septal nucleus could improve some symptoms of schizophrenia, but influence the learning and memory and spatial orientation ability in the early days after the lesioning, with no impact on previously acquired memory in rats.

　　Key words：septal nuclei;  methamphetamine;  behavior,  animal

　　本研究通过隔核毁损观察精神分裂症模型大鼠的刻板行为并对其进行评分，同时应用Morris水迷宫实验检测大鼠的学习、记忆水平，探讨隔核毁损对精神分裂症模型大鼠行为和学习记忆能力的影响，先报道如下。

　　1 材料与方法

　　1.1 材料  

　　健康成年雄性Spraque-Dawlay大鼠150只，体质量约200 g。实验前室内分笼饲养1周，每笼10只，室温25 ℃，自由进食和饮水，自然昼夜循环非直接光照条件下生活 （第四军医大学实验动物中心提供）。甲基苯丙胺 （美国Sigma公司） 溶于生理盐水中。

　　1.2 方法

　　1.2.1 动物分组：  

　　首先将90只SD大鼠随机分为3组：对照组，MAP组，MAP +隔核毁损组，每组30只。动物模型建立成功后，各组均进行刻板行为评分。对照组及MAP +隔核毁损组大鼠不进行游泳训练直接进入水迷宫实验，同时将剩余的60只正常大鼠引进水迷宫实验并进行游泳训练，游泳训练后随机选取30只进行隔核毁损，从而分为训练组 （毁损前） 及训练组 （毁损后） 2组。  

　　1.2.2 动物模型的建立： 

　　本组实验动物采用腹腔注射MAP （10 mg/kg，1次/d，连续注射15 d） 的方法，建立精神分裂症动物模型，对照组大鼠给予等体积生理盐水。各组实验动物均在给药后密切观察刻板行为并进行有关评分，10 min/次，观察60 min，取平均值。记录刻板行为持续时间，以实验大鼠刻板行为评分≥2分，刻板行为持续时间≥15 min为合格动物模型。评分由2名不熟悉实验，经过培训的人员依据相关文献进行[1]。

　　1.2.3 隔核毁损实验：  

　　MAP +隔核毁损组实验大鼠采用2%戊巴比妥钠腹腔麻醉后仰卧固定于动物立体定位仪上 （型号51600、53500w，美国STOELTING公司），将齿杆调整至耳杆下3.3 mm。在无菌条件下切开皮肤，分离颅骨表面组织，采用牙科钻开颅，直径约2 mm。将射频电极插入到相应核团，用射频毁损仪 （美国STOELTING公司）进行直流电毁损。毁损电流1 mA，保持温度60 ℃，通电时间45 s。核团坐标参照Swanson标准大鼠图谱：隔核：前囟前0.7 mm，中线旁开0.4 mm，距离颅骨表面5.2 mm[2-3]。

　　1.2.4刻板行为评分标准和社会行为观察内容：  

　　参考Sams-Dodd刻板行为评分标准：0分，静止不动，几乎或根本无活动；1分，正常活动，偶尔有向前运动；2分，活动伴随反复的向前探索，大鼠以一种刻板行为沿笼子周边转圈，且无其他行为；3分，继续地向前探索；4分，重复地抬头，摇头或旋转；5分，迅速地摇头、旋转或头的背腹运动 （通常大鼠静止不动）。社会行为是指大鼠对新环境的探索行为，包括不停地嗅探、有规律地抬起前肢向四周探望和接触周围陌生大鼠等行为。

　　1.2.5水迷宫实验：  

　　采用Morris水迷宫实验装置，测试主要包括定向航行实验和空间探索实验。记录大鼠120 s内寻找站台的时间 （逃避潜伏期），用于测量大鼠对水迷宫学习和记忆的能力。撤除平台后，记录大鼠120 s内跨原平台位置与其余3个象限相应位置的时间，用于测试大鼠学会寻找站台后，对站台空间位置记忆的能力。

　　1.3  统计学处理    　　实验数据以均数 ± 标准差 （x ± s） 表示，应用SPSS 10.0统计分析软件包，采用重复测量的单因素方差分析比较组间差异，以P ＜0.05为差异具有统计学意义。

　　2结果　　      　　实验动物建立精神分裂模型后均成活，用于隔核毁损实验的大鼠脑组织标本经组织学测定证实毁损部位准确，周围结构完好。

　　2.1 大鼠行为改变及隔核毁损后的影响 （表1）  

　　MAP组大鼠均出现明显的刻板行为，活动增加，常不停地以某种姿势沿笼子周边转圈或重复摇头，同时出现嗅探、举肢、撕咬、弄唇等。MAP组刻板行为评分高于对照组，二者比较，差异具有统计学意义 （P ＜0.05）。施行隔核毁损术后，MAP +隔核毁损组大鼠刻板行为评分显著下降，与MAP组比较，差异具有统计学意义 （P ＜0.05）。MAP组与MAP +隔核毁损组的大鼠社会行为良好，与对照组比较，差异无统计学意义 （P ＞0.05)。

　　2.2 水迷宫定位航行实验 （表2）  

　　各分组大鼠训练前2 d潜伏期迅速缩短，从第3天开始平稳，维持在相对恒定水平。MAP +隔核毁损组潜伏期明显延长，与对照组比较，差异具有统计学意义 （P ＜0.05）。经游泳训练的正常大鼠，即训练组 （毁损后），在隔核毁损后复测，其潜伏期明显缩短，与对照组及训练组 （毁损前） 比较，差异无统计学差异 （P ＞0.05）。MAP +隔核毁损组与训练组 （毁损后） 比较，其潜伏期差异具有统计学意义 （P ＜0.05）。

　　2.3 水迷宫空间探索实验结果  

　　对照组大鼠在站台所在象限停留时间为 （42.9 ± 1.09） s，MAP +隔核毁损组为 （31.5 ± 0.85） s，训练组 （毁损前） 为 （42.8 ± 1.79） s，训练组 （毁损后） 为 （33.4 ± 2.74） s。MAP + 隔核毁损组在站台停留时间明显缩短，与对照组比较，差异具有统计学意义 （P ＜0.05）。训练组 （毁损后） 在站台停留时间缩短，训练组毁损前后比较，差异无统计学意义 （P ＞0.05）。

　　3  讨论　　 　　目前认为隔核是Papez环路和基底外侧边缘环路的共有区域，是边缘系统的枢纽，是各种冲动的整合中枢。本实验希望可以为精神分裂症动物行为学的研究奠定基础。       　　MAP是目前常用的制备精神分裂症动物模型的药物。本动物模型符合Schneider模式，无分裂症核心性思维联想障碍，基本上是幻觉、妄想或行为紊乱，是适合于阳性分裂症的动物模型。MAP的动物行为药理学指标是刻板行为。MAP动物模型诱发刻板行为最主要的特点是：随着反复多次注射MAP，动物对MAP产生逆耐受现象。现已有的研究证实，在反复投予MAP的过程中，脑内可能有异常的多巴胺回路形成，这种回路的作用延续到停止使用MAP后，并引起正常神经调节机能的障碍。隔核毁损阻断了这一回路的形成或传导，纠正了多巴胺代谢及D2受体结合率的紊乱[4]。这在本实验刻板行为的动物行为学观察中可得到初步验证。　　      　　实验研究表明：隔核、海马、杏仁核和伏核等均与学习记忆有关[5]，进行毁损后会导致永久性损伤，学习记忆持续低下。Risold等[6]观察到外侧隔核尾侧部接受脑干 （包含胆碱能、P物质、中缝核5-羟色胺能） 的纤维投射及来自腹侧被盖区的多巴胺能的纤维投射，这些投射与调整各种行为有关。Cahill等[7]研究发现内侧隔核和斜角带垂直支向海马的胆碱能投射与大鼠的空间记忆能力有关。现有研究的表明，内侧隔核是海马θ节律的起搏器，其中胆碱能和GABA神经元通过释放神经递质影响海马神经元的兴奋，实现对动物学习和空间记忆能力的影响[8]。在本组水迷宫定位航行实验中，隔核毁损组的潜伏期明显高于对照组，表明隔核毁损对实验大鼠初期学习记忆能力有影响。经过游泳训练后的正常大鼠，在隔核毁损后的潜伏期与正常组比较无显著性差异，提示隔核毁损对已获得的记忆影响不大。在水迷宫空间探索实验中，隔核毁损组较正常组所在站台停留时间明显减少，提示隔核毁损后对大鼠空间的定位能力有影响，与Sutherland等的结论一致[9]。目前，王晓峰等[10]已将隔核毁损成功应用于难治性精神分裂症的治疗并取得了满意疗效。伴随着对于隔核解剖及与其他核团相互作用的研究的逐渐深入，可为隔核毁损术治疗某些功能性疾病提供依据。

【参考文献】　　[1] 刘建新, 王小亚, 王晓峰, 等. 扣带回毁损对甲基苯丙胺大鼠颞叶皮质多巴胺D2受体的影响 [J]. 国际神经病学神经外科学杂志, 2006, 33(3): 211-213.

　　[2] 王晓峰, 李拴德, 刘建新, 等. 伏隔核毁损对MAP模型大鼠行为及脑内DA受体的影响 [J]. 中国微侵袭神经外科杂志, 2006, 11(3): 120-122.

　　[3] 王晓峰, 刘建新, 李拴德, 等. 基底外侧杏仁核和隔内侧核毁损对精神分裂症大鼠行为学及中脑D2受体的影响 [J]. 立体定向和功能性神经外科杂志, 2007, 20(2): 102-105.

　　[4] 尹乾坤, 李拴德, 王晓峰, 等. 大鼠伏核毁损后行为和学习记忆能力的变化 [J]. 中国行为医学科学, 2004, 13(1): 23- 25.

　　[5] 杨天祝. 临床应用神经解剖 [M]. 北京: 中国协和医科大学出版社, 2002: 444-445.

　　[6] RISOLD P Y, SWANSON L W. Chemoarchitecture of the rat lateral septal nucleus [J]. Brain Res Rev, 1997, 24(2-3): 91-113.

　　[7] CAHILL J F, BAXTER M G. Cholinergic and noncho- linergic septal neurons modulate strategy selection in spatial learning [J]. Eur J Neurosci, 2001, 14(11): 1856-1864.

　　[8] 曾亮, 赖红, 赵海花, 等. 内侧隔核与学习记忆 [J]. 解剖科学进展, 2005, 11(3): 278-280, 281.

　　[9] SUTHERLAND R J, RODRIGUEZ A J. The role of the fornix/fimbria and some related subcortical structures in place learning and memory [J]. Behav Brain Res, 1989, 32(3): 265-277.

　　[10] 王晓峰, 李栓德, 杨来启, 等. 立体定向多靶点治疗难治性精神病术后问题分析 [J]. 第四军医大学学报, 2002, 23(22): 2198-2199.