基底前脑（basal forebrain, BF）是一个解剖异质性脑区，不同亚区的不同类型神经元投射连接各异，详细解析BF不同亚区特异神经元投射通路的功能具有重要意义。无名质（Substantia Innominata, SI）位于BF的尾外侧部，研究发现SI谷氨酸能神经元投射至多个觉醒相关脑区，调节觉醒依赖相关行为。然而，SI谷氨酸能神经元在七氟烷麻醉中的调节作用仍然未知。
2024年7月15日，我院李世斌课题组与复旦大学附属中山医院麻醉科仓静课题组，在Anesthesia & Analgesia杂志上发表题为《Substantia Innominata Glutamatergic Neurons Modulate Sevoflurane Anesthesia in Male Mice》的研究论文，揭示了SI谷氨酸能神经元调节七氟烷麻醉效应的神经环路机制。
研究人员首先采用钙信号光纤记录方法观察了SI谷氨酸能神经元在七氟烷麻醉过程中的神经元活性变化，结果显示在七氟烷麻醉过程中SI谷氨酸能神经元活性降低，停止七氟烷吸入后神经元活性逐渐恢复至麻醉前基础水平。
图1.七氟烷麻醉过程中SI谷氨酸能神经元钙活动变化
为了观察SI谷氨酸能神经元活性改变对七氟烷麻醉效应的影响，研究人员采用翻正反射行为学测试进行七氟烷麻醉诱导和苏醒时间测定。化学遗传激活SI谷氨酸能神经元延迟七氟烷麻醉诱导、加快七氟烷麻醉苏醒过程。反之，化学遗传抑制SI谷氨酸能神经元产生相反作用。研究人员进一步采用光遗传手段结合脑电/肌电记录观察激活SI谷氨酸能神经元对七氟烷麻醉维持期小鼠觉醒行为和脑电信号影响，结果发现光遗传激活SI谷氨酸能神经元可诱导小鼠在浅麻醉状态下出现体动、翻正反射恢复、行走等行为表现，并且激活SI谷氨酸能神经元降低深麻醉状态下脑电爆发抑制率。
图2.光遗传激活SI谷氨酸能神经元促进持续七氟烷麻醉吸入下小鼠觉醒行为
进一步探究SI谷氨酸能神经元促进七氟烷麻醉苏醒的投射通路，发现光遗传激活SI谷氨酸能神经元至外侧下丘脑（lateral hypothalamus, LH）投射末梢可促进七氟烷麻醉维持状态下小鼠出现觉醒行为和脑电/肌电活化表现。
综上，这一研究揭示了一个新的调节七氟烷麻醉效应的细胞类型特异性脑区及其投射通路，扩展了七氟烷麻醉调节的神经环路机制的理论研究。
复旦大学附属中山医院麻醉科2021级博士研究生杨丽、副主任医师方芳为论文共同第一作者，李世斌研究员和仓静主任医师为论文共同通讯作者。其他共同作者包括：复旦大学脑科学转化研究院2022级直博生王文旭，复旦大学脑科学研究院解云礼研究员。该研究得到了国家自然科学基金，上海市重点临床专科项目、复旦大学附属中山医院的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1213/ANE.0000000000007092.
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