一組特定的神經細胞控制著癲癇發作在大腦中的擴散

顳葉癲癇（temporal lobe epilepsy）是成年人中最為常見的癲癇形式。在一項新的研究中，來自美國斯坦福大學醫學院的研究人員發現通過實驗手段激活大腦中的一小組神經細胞就可阻止顳葉癲癇小鼠模型中的驚厥性癲癇發作。相比之下，讓這些被神經科學家稱為原漿性星形細胞（mossy cell）的神經細胞失活有助于在癲癇發作時的局部電過度活躍在整個大腦中擴散，從而導致顳葉癲癇的全部行為癥狀。相關研究結果發表在2018年2月16日的Science期刊上，論文標題為“Dentate gyrus mossy cells control spontaneous convulsive seizures and spatial memory”。

這些研究人員發現讓這群神經細胞失活還會誘發人類慢性耐藥性顳葉癲癇特征性的認知功能喪失。

癲癇影響著全球6500萬人，僅在美國每年就診斷出15萬新的病例。五分之三的癲癇病例是顳葉癲癇。原漿性星形細胞的逐漸喪失是這種疾病的特征。

已知原漿性星形細胞因頭部創傷和血液供應減少而遭受損傷。這種大腦損傷接著增加顳葉癲癇風險。

原漿性星形細胞在癲癇中的作用讓神經科學家困惑了幾十年。這項新的研究給出了一種解釋。它指出開發藥物的一個全新的切入點，這些藥物可能給慢性耐藥性癲癇患者提供治療緩解。這種慢性耐藥性癲癇是一種不**制著患者的生活方式和職業選擇而且還讓這些患者易患抑郁、焦慮和過早死亡的虛弱性疾病。

論文高級作者、斯坦福大學醫學院神經外科教授Ivan Soltesz博士說，“從原則上講，開發針對原漿性星形細胞的靶向療法來控制癲癇發作和由此導致的認知缺陷是有可能的。這是很不錯的，這是因為如今被批準用于治療患者的至少20種化合物在30％～40％的時間里是失敗的?！?/span>

這篇論文的通信作者是Soltesz的前研究生Anh Bui博士。Bui如今是加州大學歐文分校的一名醫學生。

大腦中的電風暴

癲癇發作有時被描述為大腦中的電風暴（electrical storm）。這種電風暴通常從大腦中的單個位點（被稱作病灶）開始產生，在那里，神經細胞（由于不明確的原因）開始同步地重復放電。它們經常是從這個病灶擴散到整個大腦的廣泛區域中，這個過程被稱為泛化（generalization）。正是這種全腦活動過度導致癲癇發作的典型行為癥狀，如意識喪失、抽搐和思維紊亂。

大腦中的癲癇病灶的確切位置因個體而異。在絕大多數的顳葉癲癇患者中，這種病灶位于海馬體中。海馬體是一種得到大量研究的海馬型中腦結構，對空間導航和將新的經歷編碼到長期記憶中是至關重要的。

原漿性星形細胞僅在海馬體的一個區域中發現，它們的數量很少，但每個細胞都與數以萬計的其他的海馬體神經細胞連接在一起。通過這些連接，原漿性星形細胞能夠刺激大量的興奮性海馬體神經細胞（excitatory hippocampal nerve cell），后者的輸出延伸到海馬體的其他區域。但是它們也能夠刺激一類抑制這些興奮性海馬神經細胞的細胞。迄今為止，原漿性星形細胞活性的凈效應是促進還是抑制這些興奮性神經細胞的整體輸出是一個懸而未決的問題。

為了解答這個問題，Soltesz和他的同事們研究了顳葉癲癇小鼠模型。

這些研究人員使用的這些小鼠是經過生物工程改造的，從而讓它們的原漿性星形細胞對光脈沖作出反應，其中這些光脈沖是通過植入的光纖傳送給這些細胞的。藍光讓原漿性星形細胞放電，而琥珀色燈光阻止它們放電。因此，通過切換一種激光開關，他們就能夠隨意地激活或抑制小鼠體內的原漿性星形細胞。（這種應用日益廣泛的被稱作光遺傳學的實驗技術因它能夠靶向一組特定的神經細胞來揭示它們的功能而引人關注）。他們還記錄了原漿性星形細胞所在的海馬體區域中的活動。

抑制和刺激原漿性星形細胞的影響

Soltesz、Bui和他們的同事們發現抑制原漿性星形細胞雖然不會增加這些慢性癲癇小鼠病灶中的自發性電過度活躍發作頻率，但確實會顯著增加從病灶擴散到大腦中的更大區域的癲癇發作次數。相反，刺激這些小鼠中的原漿性星形細胞會降低泛化的從外面看得見的癲癇發作次數，但對純粹的局灶性癲癇發作（focal seizure）頻率沒有影響或僅有輕微的影響。

在一項測量小鼠識別不熟悉物體的記憶測試中，盡管這些癲癇小鼠失去了一半以上的原漿性星形細胞，但它們確實表現很好。不過它們未能通過另一項評估當一個熟悉的物體被移動時它們的注意能力---一種空間記憶的衡量標準---測試：在慢性顳葉癲癇癥中，這種記憶能力下降了。當這些研究人員也利用經過光遺傳學改造（除此之外，其他方面都正常）的小鼠進行這些測試時，它們表現很好，但是當抑制它們的原漿性星形細胞時，它們的空間記憶也下降了。

Soltesz說，“我們證實原漿性星形細胞的作用在于阻止起源于海馬體的癲癇發作擴散到其他的大腦區域中。海馬體是與顳葉癲癇相關的主要的癲癇發作部位。利用藥物靶向慢性耐藥患者中的原漿性星形細胞可能有朝一日能夠降低驚厥性癲癇發作頻率，從而足以讓這些患者恢復一些他們失去的生活方式。”

Soltesz說，這樣的干預措施可能替換目前采用的切除患者大腦癲癇發作病灶的外科手術。