研究表明氯胺酮给药如何显着改变大脑中的神经元活动模式

根据PennMedicine研究人员的一项新研究，氯胺酮是一种成熟的麻醉剂和越来越受欢迎的抗抑郁药，它可以显着重组大脑中的活动，就好像在其活跃电路上打开了一个开关。在本月发表的一篇自然神经科学论文中，研究小组描述了服用氯胺酮后动物模型大脑皮层神经元活动模式发生的明显变化——;观察通常活跃的神经元被沉默，而另一组通常安静的神经元突然开始行动。这种氯胺酮诱导的与抑郁症相关的关键大脑区域的活动转换可能会影响我们对氯胺酮治疗效果的理解以及神经精神病学领域的未来研究。

我们令人惊讶的结果揭示了两种不同的皮层神经元群，一种参与正常的清醒大脑功能，另一种与氯胺酮诱导的大脑状态有关。氯胺酮诱导的这种新网络可能会导致做梦、催眠或某种类型的无意识状态。如果确定这是真的，这也可能表明这是氯胺酮治疗效果发生的地方。”

JosephCichon，医学博士，博士，联合首席作者和联合资深作者，宾夕法尼亚大学佩雷​​尔曼医学院麻醉学、重症监护和神经科学助理教授

麻醉师通常会在手术前提供麻醉药物，以可逆地改变大脑活动，使其进入无意识状态。自1960年代合成以来，氯胺酮一直是麻醉实践中的中流砥柱，因为它具有可靠的生理作用和安全性。氯胺酮的标志性特征之一是它在整个大脑表面(皮质)保持一些活动状态。这与大多数通过完全抑制大脑活动起作用的麻醉剂形成对比。正是这些保留的神经元活动被认为对氯胺酮在与抑郁症相关的关键大脑区域的抗抑郁作用很重要。但是，迄今为止，氯胺酮如何发挥这些临床作用仍然是个谜。

在他们的新研究中，研究人员分析了小鼠在服用氯胺酮前后的行为，并将它们与接受安慰剂生理盐水的对照小鼠进行比较。一项关键观察结果是，注射氯胺酮后几分钟内，那些服用氯胺酮的人表现出与人类服用该药物后所见一致的行为变化，包括活动能力下降、对感官刺激的反应受损，这些统称为“解离”。

“我们希望准确地指出氯胺酮在给药时会影响大脑回路的哪些部分，这样我们就可以打开大门更好地研究它，并在未来更好地治疗它，”联合负责人和合作伙伴说。-资深作者AlexProekt，医学博士，宾夕法尼亚大学麻醉学和重症监护副教授。

双光子显微镜用于在氯胺酮治疗前后对皮质脑组织进行成像。通过跟踪单个神经元及其活动，他们发现氯胺酮开启了沉默细胞并关闭了先前活跃的神经元。

观察到的神经元活动可追溯到氯胺酮阻断突触受体活动的能力-;神经元之间的连接-;称为NMDA受体和称为HCN通道的离子通道。研究人员发现，他们可以通过简单地抑制皮层中的这些特定受体和通道，在没有药物的情况下重现氯胺酮的作用。科学家表明，氯胺酮会削弱通常抑制其他神经元的几组抑制性皮层神经元。这使得通常安静的神经元(通常在氯胺酮不存在时被抑制的神经元)变得活跃。

研究表明，这种抑制作用的缺失对于兴奋性神经元的活动开关是必要的-;形成通讯高速公路的神经元，以及常用抗抑郁药物的主要目标。需要进行更多的工作来确定兴奋性和抑制性神经元中氯胺酮驱动的作用是否是氯胺酮快速抗抑郁作用背后的作用。

“虽然我们的研究直接与基础神经科学有关，但它确实指出了氯胺酮作为速效抗抑郁药以及其他应用的更大潜力，”共同作者、麻醉学杰出教授兼副主席MaxKelz博士说麻醉学和重症监护研究。“需要进一步的研究来充分探索这一点，但我们发现的神经元开关也是由某些精神疾病引起的分离、幻觉状态的基础。”