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上海体育大学王晓慧团队揭示TI刺激促进小鼠运动技能提升及其机制

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活动资讯
  • 2024-05-09

  • 来源:RWD

  • 浏览量:1220

近期,上海体育大学刘宇、王晓慧团队在Brain Stimulation杂志上发表题为Temporally interfering electric fields brain stimulation in primary motor cortex of mice promotes motor skill through enhancing neuroplasticity的文章,揭示了时域干涉(Temporal interference, TI)能提高小鼠运动技能,且TI刺激提升运动技能的作用比阳性对照传统的经颅交流电流刺激(transcranial alternating current stimulation, tACS)更优。

上海体育大学王晓慧团队揭示TI刺激促进小鼠运动技能提升及其机制

自2017年以麻省理工学院Boyden为通讯作者的研究团队在 Cell 杂志上提出TI刺激技术后,尽管全球的脑科学家都在密切留意TI刺激方式的发展,针对TI技术的讨论也不在少数,但相关的报道文章还是相对匮乏。

上海体育大学刘宇/王晓慧团队的研究成果是关于TI刺激促进小鼠运动技能及其机制的首次报道。

本期文章,我们将对话本文的作者之一王晓慧教授,深入了解一下TI刺激促进小鼠运动技能及其机制背后的科研探索故事。

科研没有白走的路,即便绕路也会有新发现

TI刺激最大的优势是可以达到深度的脑刺激,今后会从微创发展到无创。但是,自2017年被报道以来仍存在许多待解开的谜团,尤其是关于TI的参数设计。

所以,在探究这种新型刺激方式如何提高小鼠的运动技能时,刘宇/王晓慧团队首先需要明确合适的TI参数,包括刺激的强度、频率、电极放置的位置等。

该研究证实TI可以实现对小鼠M1区的无创刺激,且包络波频率为20 Hz的TI刺激每天1次,持续20 min,连续7天可显著提高小鼠的运动技能,且TI刺激与传统的tACS相比,能更好地提升小鼠运动技能。

进一步研究发现,其作用机制与其调节神经递质代谢,增加突触相关蛋白表达,促进神经递质释放,增加树突棘密度,增强突触囊泡数量和突触后致密物质厚度,最终增强神经元的兴奋性和可塑性有关。

上海体育大学王晓慧团队揭示TI刺激促进小鼠运动技能提升及其机制

上海体育大学王晓慧团队揭示TI刺激促进小鼠运动技能提升及其机制

王教授向我们透露,这项研究大概从四年前开始,现在团队仍在继续探索……

我们谈及这项研究最大的难点,王教授坦言:“在TI参数的确定上花了很长的时间”。

所幸的是,刘宇院长课题组的两位老师通过数学模拟、物理模拟的计算,向王教授提供了部分可参考的参数,使得课题的研究进程顺利向前迈进了一小步。

“两位老师给了我们一些参数之后,我们打算结合文献,但实际上可以借鉴的文献不是特别多,只有一两篇,所以在证实上还是有蛮多的困难。”

如何验证某个位置点的兴奋确实是由TI刺激引起的,成了王教授团队在做这项研究时遇到的第二大难题。

“比如说海马这个位置,我们当时也用其他的一些指标去鉴定存在的问题,判断就是这个TI刺激引起了它的变化。但因为脑区其实频繁地会有一些生物电的活动,所以无法确信这个生物电的活动就是该刺激所引起的。后来我们也研究了纹状体的作用,在另外一篇文章发表了。所以说,当有一些障碍没有完全克服的时候,我们就只能绕一下路,选择一些相对容易克服的、能说明问题的聚焦的地方去研究,一步步、慢慢地就能找到更好的方法解决最困难的地方。”

除了借助课题组老师的经验支持、自行查阅文献后的反复实验验证,王教授在谈话中还提到瑞沃德的仪器设备也在研究过程中提供了很大的助力。

上海体育大学王晓慧团队揭示TI刺激促进小鼠运动技能提升及其机制

上海体育大学王晓慧团队揭示TI刺激促进小鼠运动技能提升及其机制

“我主要用瑞沃德的多通道光纤记录系统结合动物的行为学习实验,测试小鼠神经元的兴奋性是否有变化,还运用光纤记录系统去打一些钙离子的探针来反映神经元兴奋性的情况。确实,它帮助我验证了TI刺激是否与兴奋性神经递质释放差异有关。”

据了解,早在六年前王教授刚接触脑刺激相关研究时,就已经通过北师大老师的介绍,与瑞沃德结缘。

“我之前都是在做运动内分泌方面的研究,其实对神经系统不是特别熟悉,但课题需要,所以也是多方去学习,包括请教了北师大在神经领域做得比较好的老师,他们也正好在用瑞沃德的设备,而且已经用了一个系列,用了很多年,所以推荐给我。”

上海体育大学王晓慧团队揭示TI刺激促进小鼠运动技能提升及其机制

做科研要保有好奇,经得起失败

在将近一个小时的采访中,王老师经常说:“这个蛮有意思的。”

我们愈发好奇,从求学到教学的这几十年里,王教授对科学探索一直葆有热情的源动力是什么呢?

“我这个人属于好奇心比较强,解决一个问题,又会有新的问题出现,然后我也想知道这个新的问题又该如何解释。”

好奇心是促使王教授前进的动力,她不会拘泥于一个自己很熟悉的方向,而是一直奔走在挑战未知的路上。从本科的临床医学,到硕士的基础医学,再到后来跟着导师确定了运动内分泌的方向,直到加入上海体育大学开始着手神经刺激相关的研究……

当别人可能会被未知的恐惧击退时,王教授却笑着说:“因为神经是很复杂的东西,虽然很困难,但是也确实比较有意思。”

上海体育大学王晓慧团队揭示TI刺激促进小鼠运动技能提升及其机制

在王教授看来,做科研除了有一颗“我想要解决这个问题”的心,还得做好“解决这个问题”的准备,也就是心理素质要强大,经得起失败。

她坦言,做科研难免会觉得枯燥,但这个可以通过调整解决。最受不了的地方就是做着做着发现做得跟想象的不一样,或者一直没做出来结果,不断地受挫。做错是很正常的,做错一次,知道一点,往前进一点,但不能说没做出来就算了,得想想这个之后可能有哪些地方可以改进,花了时间和精力,你总得得到一些东西。

“最困难的还是自己要有这个强大的心,然后确实想做这个事情,而不是为了一张文凭勉强自己,不要把自己过得那么累。”王教授最后说道。

在科研的路上奔走了三十余年,王晓慧教授仍在坚守,为运动健康事业作出自己的贡献。

一方面,她正在探索合适的训练方案,发现激素内分泌变化的特征,思考如何提升运动员的运动技能;另一方面,她正在研究怎样促进慢性病人的健康水平,找到关键的靶点,为今后的涉及药物提供帮助……

道虽迩,不行不至;事虽小,不为不成。科研没有捷径,并非坦途,也绝不靠运气!祝愿王教授团队的科学探索之路,一路生花步步景!

上海体育大学王晓慧团队揭示TI刺激促进小鼠运动技能提升及其机制

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