基底前腦（basal forebrain, BF）是一個解剖異質(zhì)性腦區(qū)，不同亞區(qū)的不同類型神經(jīng)元投射連接各異，詳細(xì)解析BF不同亞區(qū)特異神經(jīng)元投射通路的功能具有重要意義。無名質(zhì)（Substantia Innominata, SI）位于BF的尾外側(cè)部，研究發(fā)現(xiàn)SI谷氨酸能神經(jīng)元投射至多個覺醒相關(guān)腦區(qū)，調(diào)節(jié)覺醒依賴相關(guān)行為。然而，SI谷氨酸能神經(jīng)元在七氟烷麻醉中的調(diào)節(jié)作用仍然未知。

2024年7月15日，我院李世斌課題組與復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院麻醉科倉靜課題組，在 Anesthesia & Analgesia 雜志上發(fā)表題為《Substantia Innominata Glutamatergic Neurons Modulate Sevoflurane Anesthesia in Male Mice》的研究論文，揭示了SI谷氨酸能神經(jīng)元調(diào)節(jié)七氟烷麻醉效應(yīng)的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制。

研究人員首先采用鈣信號光纖記錄方法觀察了SI谷氨酸能神經(jīng)元在七氟烷麻醉過程中的神經(jīng)元活性變化，結(jié)果顯示在七氟烷麻醉過程中SI谷氨酸能神經(jīng)元活性降低，停止七氟烷吸入后神經(jīng)元活性逐漸恢復(fù)至麻醉前基礎(chǔ)水平。

圖1.七氟烷麻醉過程中SI谷氨酸能神經(jīng)元鈣活動變化

為了觀察SI谷氨酸能神經(jīng)元活性改變對七氟烷麻醉效應(yīng)的影響，研究人員采用翻正反射行為學(xué)測試進(jìn)行七氟烷麻醉誘導(dǎo)和蘇醒時間測定?；瘜W(xué)遺傳激活SI谷氨酸能神經(jīng)元延遲七氟烷麻醉誘導(dǎo)、加快七氟烷麻醉蘇醒過程。反之，化學(xué)遺傳抑制SI谷氨酸能神經(jīng)元產(chǎn)生相反作用。研究人員進(jìn)一步采用光遺傳手段結(jié)合腦電/肌電記錄觀察激活SI谷氨酸能神經(jīng)元對七氟烷麻醉維持期小鼠覺醒行為和腦電信號影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)光遺傳激活SI谷氨酸能神經(jīng)元可誘導(dǎo)小鼠在淺麻醉狀態(tài)下出現(xiàn)體動、翻正反射恢復(fù)、行走等行為表現(xiàn)，并且激活SI谷氨酸能神經(jīng)元降低深麻醉狀態(tài)下腦電爆發(fā)抑制率。

圖2.光遺傳激活SI谷氨酸能神經(jīng)元促進(jìn)持續(xù)七氟烷麻醉吸入下小鼠覺醒行為

進(jìn)一步探究SI谷氨酸能神經(jīng)元促進(jìn)七氟烷麻醉蘇醒的投射通路，發(fā)現(xiàn)光遺傳激活SI谷氨酸能神經(jīng)元至外側(cè)下丘腦（lateral hypothalamus, LH）投射末梢可促進(jìn)七氟烷麻醉維持狀態(tài)下小鼠出現(xiàn)覺醒行為和腦電/肌電活化表現(xiàn)。

綜上，這一研究揭示了一個新的調(diào)節(jié)七氟烷麻醉效應(yīng)的細(xì)胞類型特異性腦區(qū)及其投射通路，擴(kuò)展了七氟烷麻醉調(diào)節(jié)的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制的理論研究。

復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院麻醉科2021級博士研究生楊麗、副主任醫(yī)師方芳為論文共同第一作者，李世斌研究員和倉靜主任醫(yī)師為論文共同通訊作者。其他共同作者包括：復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)轉(zhuǎn)化研究院2022級直博生王文旭，復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院解云禮研究員。該研究得到了國家自然科學(xué)基金，上海市重點(diǎn)臨床專科項(xiàng)目、復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1213/ANE.0000000000007092.