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星形胶质细胞功能障碍正日益被认为是癫痫发生及癫痫发作动力学的重要促成因素。表达于星形胶质细胞中的 Kir4.1 钾通道在活动依赖性的细胞外钾缓冲中发挥关键作用，其缺失可能损害神经网络稳定性并促进病理性高兴奋性。在癫痫中，癫痫发作可伴随扩布性去极化（spreading depolarizations, SDs），即神经元和胶质细胞去极化的传播性波动。尽管发作相关 SDs 被认为可能终止癫痫发作并限制其扩散，但其也与发作后功能障碍及癫痫猝死（sudden unexpected death in epilepsy, SUDEP）有关，而其在慢性癫痫中的意义仍不明确。在此，我们检验了成年海马中星形胶质细胞 Kir4.1 的局灶性丧失是否足以破坏钾缓冲、产生自发性癫痫发作，并促进发作相关 SDs。我们在成年 Kir4.1-floxed 小鼠中使用星形胶质细胞靶向病毒载体 Cre 重组酶，诱导海马 Kir4.1 表达的局灶性降低。这一操作损害了活动依赖性的钾缓冲，在海马切片中导致刺激诱发的细胞外钾积聚增强以及更大的 DC 位移。慢性无线 EEG 记录显示，星形胶质细胞 Kir4.1 的局灶性丧失足以诱发自发性复发性癫痫发作和发作间期癫痫样活动。为研究发作相关 SDs，我们将光遗传刺激与基于石墨烯的微晶体管记录相结合，后者能够在清醒头部固定小鼠中实现稳定的全带宽 DC 电生理记录。海马中星形胶质细胞 Kir4.1 的局灶性丧失显著增加了伴随 SDs 的诱发性癫痫发作易感性。我们采用慢性无线 DC 耦合视频遥测记录，在自由活动小鼠中连续监测癫痫发作与 SD 的动力学。SDs 在全面性癫痫发作期间频繁发生，且首先在皮层通道中被检测到。与单纯癫痫发作相比，伴随 SDs 的癫痫发作表现出更高的频谱功率、更长的持续时间以及更 prolonged 的发作后抑制。从行为学上看，伴随 SDs 的癫痫发作与发作后损害相关，其特征为行为停滞和异常运动行为。这些发现凸显了石墨烯微晶体管阵列和慢性 DC 耦合遥测在解析超慢频（星形胶质细胞功能障碍正日益被认为是癫痫发生及发作动力学的重要促成因素。星形胶质细胞表达的 Kir4.1 钾通道在活动依赖性的细胞外钾缓冲中发挥关键作用，而其缺失可能损害神经网络稳定性并促进病理性高兴奋性。在癫痫中，癫痫发作可伴随扩布性去极化（spreading depolarizations, SDs），即神经元和胶质细胞去极化的传播性波动。尽管与发作相关的 SDs 被认为可能终止癫痫发作并限制其传播，但它们也与发作后功能障碍及癫痫猝死（sudden unexpected death in epilepsy, SUDEP）有关，其在慢性癫痫中的意义仍不明确。
在本研究中，我们检验了成年海马中星形胶质细胞 Kir4.1 的局灶性缺失是否足以破坏钾缓冲、产生自发性癫痫发作并促进与发作相关的 SDs。我们在成年 Kir4.1-floxed 小鼠中使用星形胶质细胞靶向病毒载体 Cre 重组酶，诱导海马内 Kir4.1 表达的局灶性降低。这一操作损害了活动依赖性的钾缓冲，导致海马切片中刺激诱发的细胞外钾积聚增强以及更大的直流（DC）电位偏移。慢性无线脑电图（EEG）记录表明，星形胶质细胞 Kir4.1 的局灶性缺失足以诱发自发性反复癫痫发作和发作间期癫痫样活动。
为研究与发作相关的 SDs，我们结合采用了光遗传刺激与基于石墨烯的微晶体管记录技术，后者能够在清醒头部固定小鼠中实现稳定的全带宽直流电生理记录。海马中星形胶质细胞 Kir4.1 的局灶性缺失显著增加了伴随 SDs 的诱发性癫痫发作易感性。我们采用慢性无线直流耦联视频遥测记录，对自由活动小鼠中的癫痫发作和 SD 动力学进行连续监测。SDs 在全身性癫痫发作期间频繁发生，且最先在皮层通道中被检测到。与单纯癫痫发作相比，伴随 SDs 的癫痫发作表现出更高的频谱功率、更长的持续时间以及更持久的发作后抑制。行为学上，伴随 SDs 的癫痫发作与发作后功能损害相关，其特征为行为停滞和异常运动行为。这些发现凸显了石墨烯微晶体管阵列和慢性直流耦联遥测技术在解析次慢频（
我们证明，成年脑内局灶性星形胶质细胞 Kir4.1 缺失会损害钾缓冲功能，并且足以驱动自发性癫痫发作，这支持了在癫痫中，星形胶质细胞钾调节失衡是决定癫痫发作及扩布性去极化易感性的因素这一观点。此外，与癫痫发作相关的扩布性去极化与发作后功能损害增加密切相关，这支持了扩布性去极化是病理性发作后状态主要决定因素的概念。
A.G.B. 和 J.A.G. 声明其在 INBRAIN Neuroelectronics 持有利益关系，该公司已获得本文所用石墨烯微晶体管技术的许可。 K.H. 是 Open Source Instruments 的创始人兼总裁，该公司设计并制造了本研究中使用的遥测设备，目前已将该技术进行商业化分销。 其余所有作者声明不存在竞争性利益。
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📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.15.732359v1?rss=1
🏷️ 星形胶质细胞 Kir4.1通道 癫痫发作 扩布性去极化 海马 脑电记录