《星型膠質細胞參與癲癇發作的動力學機制研究》是依託西安交通大學，由吳瑩擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：星型膠質細胞參與癲癇發作的動力學機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳瑩
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
癲癇是世界性腦神經疾病,在我國癲癇已經成為神經科第二大常見病，其發病機理尚不完全清楚，是醫學界公認的一大難題。最新研究表明：神經元異常癲樣放電與星形膠質細胞形狀改變和功能失調有密切關係，為探索癲癇發病機理和治療方法提供了新的思路。本項目擬從分子擴散動力學和神經動力學兩個層面研究神經癲癇產生的機制。研究內容包括：(1)構建膠質細胞調整突觸間隙高濃度離子的動力學模型，探究膠質細胞調整細胞間隙鉀離子和谷氨酸濃度調控癲癇發放的機制；(2)基於膠質細胞鈣離子振盪模型，以及三向突觸動力學模型，研究離子通道突變、神經元間動態耦合和部分神經元非均勻耦合等條件下神經元及集群放電行為；(3)構建膠質細胞調控癲癇發放的神經網路動力學模型，揭示膠質細胞參與癲癇發放的動力學機制；(4)探討細胞環境溫度和電場對膠質細胞參與癲癇發放的影響。本項目為非線性動力學與神經科學交叉研究，研究結果有望為臨床預防和治療癲癇提供理論指導。
結題摘要
我們完全按照年度計畫要求，每年按期提交年度報告，並圓滿達到預期目標。 本項目首先根據膠質細胞間、膠質細胞與神經元間不同耦合方式，構建膠質細胞-神經元網路動力學模型，並基於所建模型研究膠質細胞調控神經元網路發放節律的動力學行為。重點在以下幾個方面開展了探索性工作：（1）構建星形膠質細胞釋放谷氨酸的動力學模型以及其參與神經元癲癇放電的機理研究；（2）構建膠質細胞間縫隙連線介導的鉀離子空間緩衝動力學模型及其調控神經元癲癇放電的機理；（3）定量解釋電磁刺激治療癲癇病情的有效和失效的內在機理。（4）從神經網路失穩角度解釋癲癇疾病發作機制。 研究結果揭示了星形膠質細胞谷氨酸衰減動力學抑制過程異常極大地增加了臨近神經系統發生類癲癇放電轉遷的可能性，以及星形膠質細胞谷氨酸的擴散特性在提高神經網路興奮性放電傳導中的重要作用；首次構建了膠質細胞間縫隙連線介導的鉀離子空間緩衝模型，給出了縫隙連結耦合的膠質細胞內鉀離子濃度動力學方程，揭示了緩衝胞外鉀離子的膠質細胞間縫隙連線受損越強，會使得神經元更迅速的進入癲癇態；構建了電磁輻射影響下神經元模型，引入繞數（winding number）表征電磁刺激控制神經元放電的激勵/回響的頻率特徵，從動力學角度解釋了電磁輻射對於神經放電的抑制性動力學效果，這種抑制性效果對於臨床研究癲癇等疾病在電磁輻射環境下受到的影響的研究具有重要的理論參考價值；引入臨界慢化指數表征癲癇發作時對應神經網路規則斑圖在失穩過程中的臨界現象，解釋癲癇發作時間與神經元耦合強度之間的指數規律。 本項目研究結果有利於幫助我們更好地理解膠質細胞神經元網路中癲癇疾病發放與傳播的內在機理，對腦癲癇疾病研究及臨床診斷治療具有潛在的套用價值。 本項目研究成果共發表論文15篇，其中SCI檢索論文8篇，國際會議論文2篇，國內會議論文5篇，培養博士後1名, 博士生3名，研究生2名。
