脑深部电刺激治疗改善抑郁症模型大鼠抑郁样行为增强前扣带回下游脑区神经元活动

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
脑深部电刺激：是一种通过植入大脑特定区域的电极发送电脉冲，调节异常神经活动的治疗技术。它主要用于帕金森病、特发性震颤、肌张力障碍等运动障碍疾病，也可探索性用于强迫症、抑郁症等精神疾病。
光纤记录：是一种利用植入式光纤实时检测活体动物脑内荧光信号变化的技术，常用于监测神经元群体的钙活动。通过表达钙指示蛋白(如GCaMP)，结合光纤传输激发光并收集荧光信号，实现对自由行为动物神经活动的高时间分辨率记录，广泛应用于神经环路与行为关系的研究。

背景：前扣带回脑深部电刺激已成为精神类疾病如抑郁症外科治疗新疗法，但目前对电刺激的具体作用效果仍不清楚。前扣带回损伤可以显著改善小鼠抑郁行为，故推测通过DBS模拟电消融可以治疗抑郁症。
目的：结合光纤钙信号记录与C-fos免疫组化技术，系统解析前扣带回脑深部刺激的神经调控机制，并对比脑深部电刺激与电消融术对抑郁样行为的干预效应，为优化神经调控治疗策略提供实验依据。
方法：分组与造模：小鼠分为对照组、模型+假刺激组和模型+脑深部电刺激组。后两组通过3.5周慢性束缚应激(CRS)造模，并在前扣带回植入脑深部电刺激电极。干预方案：脑深部电刺激组接受每日2小时高频电刺激(130 Hz，200 μA，50 μs，持续1周)，模型+假刺激组仅植入电极无电流刺激。行为学评估：通过强迫游泳实验(FST)、悬尾实验(TST)量化抑郁样行为。环路机制解析：实时神经活动监测：光纤记录前扣带回-脑深部电刺激对前扣带回-基底外侧杏仁核(BLA)环路的激活效应；焦虑行为分析：10只小鼠(脑深部电刺激组与对照组各5只)通过旷场实验(OFT)评估干预后焦虑样行为。全脑激活图谱：C-fos免疫组化染色量化下游脑区神经元活动。电消融验证：另设模型+电消融组与模型+假刺激组，验证其对抑郁样行为的改善效果。
结果：行为学分析：FST显示，模型+脑深部电刺激组与模型+假刺激组不动时间显著高于对照组(P < 0.05)，但两组间无差异；TST中各组无显著差异。OFT表明，脑深部电刺激组中央区停留时间与移动距离显著低于对照组(P < 0.05)，提示脑深部电刺激可能加剧焦虑样行为。模型+电消融组FST不动时间显著低于模型+假刺激组(P < 0.01)。神经机制：光纤记录证实前扣带回-脑深部电刺激特异性激活前扣带回-BLA环路；C-fos染色显示脑深部电刺激显著增强前扣带回下游脑区神经元活动。
结论：传统高频前扣带回-脑深部电刺激虽能有效激活目标神经环路，但未能改善抑郁样行为，反而可能通过增强边缘系统活动加剧焦虑状态；而前扣带回功能抑制(电消融)表现出显著抗抑郁效应，为优化神经调控策略提供了新方向。

关键词: 脑深部电刺激, 抑郁症, 前扣带回, 电消融, 光纤记录

Abstract: BACKGROUND: This study combined fiber photometry calcium signal recording with C-fos immunohistochemistry to systematically investigate the neural modulation mechanisms of deep brain stimulation (DBS) in the anterior cingulate cortex (ACC). It also compared the effects of DBS and electro-ablation on depressive-like behaviors, providing experimental evidence for optimizing neuromodulation treatment strategies.
METHODS: Grouping and Modeling: Mice were randomly divided into control, CRS_Sham (sham stimulation), and CRS_DBS (intervention) groups. The latter two groups underwent 3.5 weeks of chronic restraint stress (CRS) modeling and had DBS electrodes implanted in the ACC. Intervention Protocol: The DBS group received daily high-frequency electrical stimulation (130 Hz, 200 μA, 50 μs, 2 hours/day for 1 week), while the Sham group underwent electrode implantation without current stimulation. Behavioral Assessment: Depressive-like behaviors were quantified using the forced swim test (FST) and tail suspension test (TST). Anxiety-like behaviors were assessed via the open field test (OFT) in 10 mice (5 in each of the DBS and Sham groups). Circuit Mechanism Analysis: Real-time neural activity was monitored by fiber photometry to assess the activation effect of ACC-DBS on the ACC-BLA circuit. Whole-brain activation patterns were analyzed using C-fos immunohistochemistry to quantify downstream neuronal activity. Electro-ablation Validation: An additional experiment was conducted with an electro-ablation group and a sham stimulation group to verify their effects on depressive-like behaviors.
RESULTS: Behavioral Analysis: FST showed that immobility times in the CRS_DBS and CRS_Sham groups were significantly higher than in the control group (P < 0.05), but no significant difference was observed between the two groups. No significant differences were found in TST among the groups. OFT results indicated that central zone duration and total distance traveled were significantly lower in the DBS group than in the Sham group (P < 0.05), suggesting that DBS may exacerbate anxiety-like behaviors. In contrast, the immobility time in the electro-ablation group was significantly lower than in the sham stimulation group (P < 0.01). Neural Mechanisms: Fiber photometry confirmed that ACC-DBS specifically activated the ACC-BLA circuit. C-fos staining revealed that DBS significantly enhanced neuronal activity in downstream brain regions of the ACC.
CONCLUSION: Traditional high-frequency ACC-DBS effectively activates target neural circuits but fails to improve depressive-like behaviors and may exacerbate anxiety states by enhancing limbic system activity. In contrast, ACC functional inhibition via electro-ablation demonstrates significant antidepressant effects, offering new directions for optimizing neuromodulation strategies.

Key words: Deep brain stimulation, Depression, Anterior Cingulate Cortex, Electroablation, Fiber photometry

中图分类号:

杨昊南, 袁正巍, 许军鹏, 毛之奇, 张剑宁. 脑深部电刺激治疗改善抑郁症模型大鼠抑郁样行为增强前扣带回下游脑区神经元活动[J]. 中国组织工程研究, 2026, 30(在线): 1-9.

Haonan Yang, Zhengwei Yuan, Junpeng Xu, Zhiqi Mao, Jianning Zhang. Preliminary study on the mechanisms and efficacy of deep brain stimulation in treating depression[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2026, 30(在线): 1-9.

图/表（结果） 5

2.1 实验动物数量分析动物实验共选用小鼠46只，实验过程动物均无死亡，全部进入分析。
2.2 前扣带回-脑深部电刺激并未改善小鼠抑郁状态对照组、模型+假刺激组和模型+脑深部电刺激组3组小鼠在刺激结束后进行强迫游泳实验和悬尾实验，见图1A。
2.2.1 强迫游泳实验结果显示，对照组小鼠不动时间(55.59±11.28) s相比，模型+脑深部电刺激组小鼠不动时间(137.40±23.56) s和模型+假刺激组小鼠不动时间(137.10±7.65) s均显著延长(P < 0.05)，但两组间差异无显著性意义，图1B。
2.2.2 悬尾实验结果显示，模型+脑深部电刺激组小鼠不动时间(175.90±28.47) s与模型+假刺激组不动时间(180.30±42.60) s比较差异无显著性意义(P=0.93)，见图1C。结果表明，前扣带回的脑深部电刺激无法逆转小鼠的抑郁样行为。

2.3 前扣带回-脑深部电刺激可以兴奋小鼠前扣带回-BLA神经环路已有研究表明，抑制前扣带回神经元可改善抑郁样行为，兴奋前扣带回神经元则起到反作用[8]。然而，上述实验未能缓解抑郁。因此，前扣带回的下游BLA进行光纤记录来进一步探究脑深部电刺激的作用机制。
2.3.1 脑深部电刺激同步光纤记录实验结果 5只小鼠BLA脑区注射AAV-CaMKII-GCaMP7s病毒并埋置光纤，同时在前扣带回植入刺激电极，见图2A。病毒表达2周后，进行脑深部电刺激同步光纤记录实验，开机后发现，小鼠BLA兴奋性神经元的钙信号迅速上升，形成一个尖峰，持续约5 min后逐渐下降并恢复至基线水平见图2C。尽管BLA整体呈现兴奋趋势，但其反应具有显著的异质性。通过对钙信号进行统计学分析，发现小鼠表现出强烈兴奋效应，见图2D。这表明脑深部电刺激对下游脑区的作用复杂且异质性强，但总体上以兴奋效应为主。随后进行行为学验证。

2.3.2 旷场实验结果脑深部电刺激组和对照组小鼠旷场实验，见图3A。结果显示，对照组小鼠中央区停留时间(88.00±4.53) s 与移动距离(506.40± 36.11) cm 均显著高于脑深部电刺激组小鼠中央区停留时间(52.46±11.20) s与移动距离(336.80±61.69) cm (P < 0.05)，提示脑深部电刺激可以兴奋神经元，增加焦虑样行为，见图3B，C。

2.4 前扣带回-脑深部电刺激兴奋全脑下游脑区之前实验发现，前扣带回脑区的脑深部电刺激可以激发下游脑区BLA神经元兴奋。因此，利用神经元兴奋标志物C-fos来显示，前扣带回脑深部电刺激对全脑神经元的影响。结果显示，脑深部电刺激组小鼠全脑均有C-fos标记，见图4A，说明前扣带回脑深部电刺激会影响整个神经网络。与对照组相比，除了前扣带回之外，C-fos染色揭示了脑深部电刺激小鼠多个相互连接区域出现神经元兴奋，包括BLA、内侧前额叶、屏状核、压后皮层、梨状皮层和海马CA区，见图4B。

2.5 前扣带回脑区脑深部电刺激电消融显著改善小鼠抑郁状态前扣带回脑区脑深部电刺激能够兴奋神经元并诱发小鼠焦虑样行为。鉴于传统脑深部电刺激参数无法直接抑制前扣带回神经元活动，尝试利用脑深部电刺激技术实现对前扣带回神经元的特异性损伤消融。首先，通过检测神经元标志物NeuN的表达情况，评估脑深部电刺激的消融范围。预实验采用200 μA的持续交流电作为刺激参数。对接受脑深部电刺激的小鼠取脑切片后，使用NeuN进行免疫组化染色，结果显示电消融组电极周围的神经元受到损伤，但是假刺激组电极位点周围神经元正常(图5B)，但前扣带回脑区整体未受影响，表明该方法具有精准性和微创性。随后，对模型+电消融组和模型+假刺激组均进行3.5周慢性应激束缚模型造模。造模结束后，模型+电消融组小鼠接受一次0.5 h的交流电刺激，模型+假刺激组则进行对照处理，随后进行强迫游泳实验，见图5A。结果显示，模型+电消融组FST不动时间(87.23±6.57) s较模型+假刺激组(133.20±9.95)s显著降低(P < 0.01)，见图4C)，表明前扣带回的脑深部电刺激消融能够逆转小鼠的抑郁样表型。

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引言

重度抑郁症是一种致残性极强的神经精神综合征，其全球患病率和疾病负担不容忽视。据统计，每年约有6%的全球人口受到重度抑郁症的影响，而在一生中，约1/6的成年人可能罹患此疾病[1-2]。截至2017年，重度抑郁症已成为全球范围内导致残疾的主要原因[2]。此外，与普通人群相比，重度抑郁症患者的死亡率显著增加，估计增幅高达60%-80%[3]，这一现象凸显了该疾病的严重性和潜在的生命威胁。目前，重度抑郁症的一线治疗方案主要包括心理治疗、药物治疗，或根据抑郁发作的严重程度将两者结合使用[4]。尽管这些传统治疗方法在大多数患者中能够取得一定的疗效，但仍有约30%的患者对常规治疗无响应，表现为难治性抑郁症[5-6]。这一现状不仅对现有的治疗策略提出了挑战，也迫切需要探索更为有效的干预手段以应对这一复杂的临床难题。

脑深部电刺激(Deep Brain Stimulation，DBS)作为一种重要的神经调控技术，已被广泛应用于帕金森病、特发性震颤和肌张力障碍等神经系统疾病的治疗，并在全球范围内惠及超过24万名患者[7-8]。近年来，脑深部电刺激在难治性抑郁症的治疗中也展现出一定的潜力。例如，胼胝体下扣带回(Subcallosal Cingulate Cortex，SCC)的脑深部电刺激干预在部分研究中实现了约25%患者的症状缓解[9-12]。然而，由于治疗效果的异质性以及对脑深部电刺激作用机制的有限理解，其临床应用仍面临诸多挑战[13-15]，亟需进一步优化和深入研究。

与此同时，电消融手术作为一种新兴的功能性神经疾病治疗手段，逐渐显现出独特的优势。前扣带回(Anterior Cingulate Cortex，ACC)的电消融术已被证明是治疗难治性疼痛的有效方法[16]，并为探索其他精神疾病的干预策略提供了新的思路。基于此，开发和验证更多创新性的神经调控技术，以应对抑郁症这一复杂且异质性强的疾病，已成为当前研究的重要方向。这不仅有助于拓展脑深部电刺激及其他神经调控手段的应用范围，也为实现个体化精准治疗提供了潜在的突破口。

前扣带回作为大脑中与情绪处理、痛觉调控及认知功能密切相关的关键区域，在抑郁症的病理生理机制中占据重要地位[17-22]。大量研究证据表明，前扣带回的异常神经活动与抑郁症的核心症状之间存在显著关联，尤其是其过度活跃被认为是导致抑郁症患者负性情绪增强和痛觉敏感性升高的重要神经基础。进一步的研究通过光遗传学和化学遗传学技术抑制前扣带回神经元活动，或直接对损伤前扣带回神经元，均观察到抑郁样行为的显著改善[23]。这些发现不仅强调了前扣带回在抑郁症发病机制中的核心作用，也表明该脑区是开发抗抑郁治疗策略的关键潜在靶点之一。

此次研究采用了一种结合脑深部电刺激与光纤记录技术的实验方法，以实时监测和揭示脑深部电刺激对神经活动的调控作用及其潜在机制。同时，通过C-Fos作为神经元兴奋性标志物，系统评估了脑深部电刺激在全脑范围内的作用效果，进一步探索其对神经网络的广泛影响。在此基础上，利用脑深部电刺激的神经调控特性以及电消融技术，对抑郁模型小鼠进行了针对性干预。实验结果表明，前扣带回的电消融手术能够显著改善小鼠的抑郁样行为，展现出其作为一种潜在治疗手段的重要价值。这一系列研究为深入理解前扣带回在抑郁症中的作用机制及优化神经调控策略提供了重要的实验证据。

材料方法

1.1 设计随机对照动物实验。
1.2 时间及地点实验于2023年6月-2025年1月在北京脑与类脑研究所完成。
1.3 材料
1.3.1 实验动物研究严格遵守动物保护相关法律法规，并获北京脑与类脑研究所动物管理与使用委员会批准(审批号：CIBR-IACUC-001)。七八周龄雄性野生型C57BL/6J小鼠46只，SPF级，体质量(25±3) g，购自北京维通利华实验动物技术有限公司，许可证号：SCXK(京)2016-0011。小鼠群养，每笼至少2只，饲养于恒温恒湿环境[(23±1) ℃，湿度40%-60%]，12 h明暗交替(光照期8：00-20：00)，食物和水自由获取。所有实验操作均在光照期内进行，以减少对动物行为和生理的干扰。
1.3.2 实验仪器脑立体定位仪(深圳市瑞沃德生命科技有限公司)；体视镜(OLYMPUS SZ61)；Nanoliter 2000 (WPI)；Micro 4(WPI)；玻璃电极(WPI)；玻璃电极拉制仪(Sutter Instrument，USA)；镍铬金属丝(直径100 μm)；1.27 mm圆孔排母；小鼠用脑深部电刺激器(AM system Model 2100)；Olympus VS120数字切片工作站(Olympus)；多通道光纤记录系统(千奥星科南京生物科技有限公司)。
1.3.3 实验试剂蔗糖(Sigma-Aldrich，Cat#v900116)；anti-C fos 抗体(Cell Signaling Technology，Cat#2250s)；anti-NeuN 抗体(Abcam，Cat#ab177487)；光纤记录病毒：AAV-DIO-GCaMP7s(北京脑与类脑研究所实验室包装)；二抗山羊抗兔Cy3抗体(1∶500, 111-165-144, Jackson ImmunoResearch Labs)。
1.4 实验方法
1.4.1 动物分组及建立慢性束缚应激模型

(1)动物分组：取25只小鼠分为对照组(n=10)、慢性束缚应激(chronic restraint stress-induced depression model，CRS)-假手术组(模型+假刺激组，n=5)，慢性束缚应激-脑深部电刺激组(模型+脑深部电刺激组，n=5)和慢性束缚应激-电消融组(模型+电消融组，n=5)。后3组小鼠通过3.5周慢性束缚应激造模，4组小鼠均在前扣带回植入脑深部电刺激电极。

(2)立体定位手术及光纤联合电极埋置：小鼠经三溴乙醇(250 mg/kg)麻醉后，固定于立体定位仪并行头皮备皮消毒。参照Bregma/Lambda点校准颅骨水平后，按三维坐标定位前扣带回[Bregma点前后径(AP)+1.18 mm，内外径(ML)+0.3 mm，背腹径(DV)-1.67 mm]及基底外侧杏仁核(AP-1.35 mm，ML+3.15 mm，DV-4.95 mm)。颅骨钻孔后，微量注射器以46 nL/min速率向基底外侧杏仁核(basolateral amygdala，BLA)脑区注射病毒(AAV-DIO-GCaMP7s，300 nL)，停针5-10 min确保扩散。颅骨表面刻划网格以增强黏附，依次植入BLA光纤及前扣带回电极，分层使用牙科水泥固定整体结构。

(3)慢性束缚应激模型：首先，准备一个50 mL离心管，去掉盖子，并在管侧壁和底部开若干小孔以确保空气流通。定制一个与管口直径匹配的塞子和一个长约3 cm的黑色滑块，滑块需能顺利放入离心管内。将小鼠轻轻放入离心管中，初次操作时小鼠可能剧烈反抗，需稳住小鼠以防受伤。待小鼠进入管内后，迅速塞紧塞子，并将离心管平放于鼠笼中。每天持续束缚3-5 h，连续进行3.5周，即可成功构建慢性束缚应激模型。

慢性束缚应激造模持续3.5周后，①模型+脑深部电刺激组小鼠接受每天2 h、持续1周的脑深部电刺激(130 Hz，200 μA，50 μs)；模型+假刺激组小鼠只连接刺激线，不开机通电；对照组、模型+假刺激组、模型+脑深部电刺激组3组小鼠在刺激结束后进行强迫游泳实验和悬尾实验。②模型+电消融组小鼠接受一次0.5 h的交流电刺激(电消融参数为130 Hz，200 μs)，随后进行强迫游泳实验。
1.4.2 脑深部电刺激方法使用的双极脑深部电刺激电极由镍镉材料制成，每根独立的电极丝直径为75 μm。每个刺激位点均配备两根电极丝，以螺旋方式缠绕在一起，形成总直径为150 μm的结构。电刺激通过一个定制的隔离脉冲刺激器进行传递，刺激模式由一个定制的MATLAB程序触发。脑深部电刺激研究所采用的所有波形均为电荷平衡的双相波形，频率为130 Hz，电流强度为50 μA，脉宽为50 μs，并且脉冲之间具有50 μs的间隔。电消融参数为130 Hz，200 μs的高频交流电刺激。
1.4.3 强迫游泳实验为确保实验可靠性，小鼠在强迫游泳测试(FST)前需进行环境适应：先置于测试房间2 h，再转移至照明测试箱适应1 h，以减少环境压力和焦虑对结果的干扰。测试装置为透明圆柱形容器(直径18 cm，高26.5 cm)，内注14 cm深蒸馏水，水温控制在(25±1) ℃。测试时，将小鼠放入水中，录像记录其行为，持续6 min，其中后4 min用于分析不动时间。不动时间定义为小鼠除轻微平衡摆动外完全静止的时间，通常与抑郁样行为相关，表现为行为绝望的指标。
1.4.4 悬尾实验首先，将小鼠置于悬尾实验环境中适应，并在其尾部固定圆形挂钩，操作时需小心避免伤害小鼠。为确保结果准确，让小鼠适应环境2 h以减少压力影响。随后开始正式实验，将小鼠以3只为一组固定在悬尾装置上，每组测试持续6 min。通过软件分析小鼠与阈值基线的距离变化，判断其不动或挣扎状态。通常，抑郁样行为的小鼠不动时间显著延长，这被视为行为绝望的表现。
1.4.5 旷场实验另取10只小鼠随机分为对照组和脑深部电刺激组，每组5只，不进行造模，均植入电极，进行旷场实验。为确保实验准确性，先让小鼠适应环境2 h。用体积分数75%乙醇消毒实验箱。将小鼠按编号放入箱中，软件自动记录行为轨迹和停留时间。实验结束后，取出小鼠并再次用体积分数75%乙醇清洁箱子以消除气味干扰。通常，焦虑样行为的小鼠在中央区域的移动距离和停留时间显著减少，表现为回避开放空间。
1.4.6 脑深部电刺激联合光纤记录实验另取5只小鼠，在BLA脑区注射AAV-CaMKII-GCaMP7s病毒并埋置光纤，在前扣带回植入脑深部电刺激电极。病毒表达2周后，同时连接脑深部电刺激器和光纤记录系统，脑深部电刺激参数设置为130 Hz，200 μA，50 μs的短脉宽双相方波，在脑深部电刺激开机时持续记录小鼠杏仁核的神经活动变化，监测兴奋性神经元的钙活动变化。
1.4.7 C-fos免疫组织化学染色另取6只小鼠随机分为对照组(只连接刺激线不开机)和脑深部电刺激组，每组3只，均植入电极。通过Cfos标记小鼠神经元兴奋状态，可视化脑深部电刺激后被激活的脑区，观察一次脑深部电刺激后即时全脑神经活动。脑深部电刺激参数为130 Hz，200 μA，脉宽50 μs双向方波，双侧前扣带回刺激，小鼠在进行一次2 h刺激后，立即进行取材。具体步骤如下：①麻醉与灌流：腹腔注射戊巴比妥钠(100 mg/kg)麻醉小鼠，插入左心室灌流针并剪开右心耳，依次灌注生理盐水和40 g/L多聚甲醛，取出脑组织，置于40 g/L多聚甲醛中固定4 h，随后转移至30%蔗糖溶液脱水至沉底；②冷冻切片：将脱水后的脑组织固定于冷冻切片机冻头，涂抹包埋剂后冷冻20-30 min，切片厚度设为35 μm，收集脑片至6孔板；③洗涤与通透：用PBS洗涤脑片3次，每次5 min，随后用含0.3% Triton-X的PBST洗涤3次，每次5 min，以增强细胞膜通透性；④封闭处理：室温下用3%牛血清白蛋白(BSA，溶于PBST)封闭脑片1 h；⑤一抗孵育：将脑片与Cfos一抗(1∶1 000稀释于3% BSA)在4 ℃摇床上孵育48 h；⑥二抗孵育：PBS洗涤3次后，加入荧光二抗(1∶500稀释)，室温孵育2 h；⑦封固与成像：PBS洗涤3次后，将脑片贴附于明胶包被载玻片，使用含DAPI的50%甘油封固，最后通过奥林巴斯VS120显微镜采集图像。
1.5 主要观察指标 ①光纤记录前扣带回-脑深部电刺激对前扣带回-BLA环路的激活效应；②焦虑行为分析；③C-fos免疫组化染色量化下游脑区神经元活动情况；④验证电消融对抑郁样行为的改善效果。
1.6 统计学分析所得数据用GraphPad Prism 10.0软件(GraphPadSoftware，美国)进行统计学分析并绘制图表，结果以平均值±标准误表示。实验组之间的差异使用非配对双尾t检验，P < 0.05认为差异有统计学意义。文章的统计学方法已经解放军总医院生物统计学专家审核。

讨论

3.1 实验特点脑深部电刺激的作用机制尚未完全阐明，这在一定程度上限制了其在多种疾病和脑区中的广泛应用。与化学遗传学或光遗传学等技术不同，这些技术能够实现对神经元活动的精确操控，而脑深部电刺激的效果无论是兴奋性、抑制性还是破坏性，仍然是一个颇具争议的话题[24-28]。此次研究通过结合光纤记录技术，在脑深部电刺激过程中对神经元活动进行实时、细胞类型特异性的监测。通过对BLA神经元活动的直接观察，系统评估了传统脑深部电刺激参数对其作用的影响。使用传统短脉宽双相波进行高频脑深部电刺激时，发现其并不能如以往理论所认为的那样有效抑制神经元活动[29]。此外，脑深部电刺激兴奋后钙信号快速恢复到原位表明双相波并未对组织造成不可逆损伤，这与之前的理论相符[30]。进一步在ACC下游BLA中记录到类似的神经元兴奋现象，这表明脑深部电刺激能够激活整个神经环路，与先前的研究结果一致[24]。此外还进行了全脑C-fos染色分析，结果显示脑深部电刺激不仅调控靶点局部脑区的活动，还通过改变靶点的兴奋性，广泛影响全脑神经网络。通过光纤记录和免疫组织化学染色双重验证，结果发现，传统短脉宽双向波刺激会导致刺激靶点原位和下游整个网络持续的兴奋作用。传统观点认为脑深部电刺激会导致靶点神经元受到抑制[31-33]，但是由于电刺激过程会干扰脑电产生伪影，无法真实有效的观察到脑深部电刺激对靶点神经元的真正作用，但是通过此次实验可以发现，脑深部电刺激不仅会抑制神经元，还会对下游产生兴奋效果，这与之前的研究结果一致[27，34，35]，这说明脑深部电刺激作用是复杂的，并不能简单的描述为兴奋或抑制。同时脑深部电刺激的效果可能会与具体的参数有关[36-40]，又因为光纤记录不受到电刺激的影响[41-42]，并且可以特异性标记不同类型的神经元，是一种更有潜力的研究手段，还需要进行更多的优化，更多的研究验证。脑深部电刺激是一种有效的全脑神经调控手段，本研究为理解其复杂机制提供了新的视角，并为其在神经系统疾病治疗中的优化应用奠定了理论基础。
3.2 脑深部电刺激治疗抑郁症目前存在的问题 ACC作为大脑调控奖赏贬值的核心区域，其活动水平与情绪调节密切相关[17，43-45]。抑制ACC神经元活动可减轻奖赏贬值，而兴奋ACC则可能加剧奖赏贬值，从而促进焦虑和抑郁样行为的产生[23，46]。因此，在此次研究中，脑深部电刺激对ACC神经元的兴奋作用导致小鼠在旷场实验中表现出显著的焦虑样行为，表现为中央区域停留时间和移动距离的显著减少。此外，在抑郁造模后的小鼠中进行脑深部电刺激干预，并未观察到抑郁表型的改善。SCC-脑深部电刺激治疗抑郁症的临床试验也面临类似挑战。一项为期6个月的双盲、随机对照试验显示，脑深部电刺激组与假刺激组患者的抑郁治疗反应率并未呈现统计学显著差异[11]。结合PET-CT研究结果发现，抑郁症患者SCC脑区的活动显著增强[47-49]，提示通过脑深部电刺激抑制SCC神经元活动可能是更有效的治疗策略。然而，根据此次的光纤记录结果，传统短脉宽脑深部电刺激不仅未能有效抑制神经元活动，反而轻度增强了神经元兴奋性。这可能是导致临床试验失败的重要原因。因此，未来的研究需要进一步结合光纤记录技术，系统探索能够稳定抑制靶点神经元活动的脑深部电刺激参数，以优化治疗效果并为临床实践提供更可靠的指导。这一方向的研究不仅有助于揭示脑深部电刺激的作用机制，还可能为难治性抑郁症的治疗开辟新途径。

靶点选择是影响脑深部电刺激治疗效果的另一关键因素。传统观点认为，SCC 25区是抑郁症治疗的主要靶点[10，50]。然而，针对该区域开展的脑深部电刺激临床试验并未显示出显著疗效[11，51]。与此形成对比的是，抑制小鼠ACC神经元活动表现出明显的抗抑郁效果。值得注意的是，小鼠ACC脑区与SCC 24区具有同源性，而另一项临床研究显示，针对SCC 24区的脑深部电刺激干预取得了良好的治疗效果[26]。基于上述发现，我们选择在小鼠ACC脑区植入电极，并采用短时间、低强度的高频交流电刺激，特异性损伤电极周围的神经元，以模拟电消融的效果。实验结果显示，这种干预方式能够显著改善抑郁样行为。因此，抗抑郁的有效靶点可能并非传统认为的胼胝体下扣带回25区，而是与其相邻的24区。这一发现为优化脑深部电刺激靶点选择提供了重要线索，并提示未来研究应进一步验证SCC 24区作为抗抑郁治疗靶点的潜力。
3.3 实验的局限性脑深部电刺激的参数组合十分多样，不同的波形、频率、电流强度和脉宽大小对神经元的作用可能是不同的。此次实验并没有进一步探索不同的脑深部电刺激参数对小鼠神经元活动和行为学的影响；同时因为光纤记录可以精准记录不同类型神经元的活动，实验并没有深入探索脑深部电刺激对不同类型神经元的影响。未来还需要进行更多参数的尝试，并联系脑电局部场电位记录的结果，更加深入理解脑深部电刺激的作用效果。同时，因为临床患者治疗过程中会持续进行脑深部电刺激，因此还需要继续探索持续脑深部电刺激对动物实时行为学效果的影响，是否与关机后行为效果不同。