引用本文： 朱露佳, 吴登唱, 丁美萍, 陈忠, 王爽. 高频电刺激丘脑背内侧核团对大鼠急性戊四唑癫痫模型的作用. 癫痫杂志, 2016, 2(5): 387-392. doi: 10.7507/2096-0247.20160068 复制
手术切除致痫灶是治疗难治性癫痫的方法之一，然而并不适合多灶性癫痫，或致痫灶不能准确定位和难以切除的患者。深部脑刺激(Deep brain stimulation，DBS)是治疗难治性癫痫的新手段，它能根据设定的刺激参数将刺激电流输送至特定的脑区，具有可逆性和可调节性的特点。目前采用低频电刺激(Low frequency stimulation，LFS)或高频电刺激(High frequency stimulation，HFS)方式的DBS被广泛应用于小脑、海马、丘脑前核[1]、穹隆等不同脑区，到目前为止并没有找到控制癫痫发作的最佳刺激靶点，且DBS对不同类型的癫痫作用可能不同。
以往的研究显示丘脑背内侧核团(Mediodorsal thalamic nucleus, MD)与癫痫发作有关[2-5]。戊四唑(Pentylenetetrazole, PTZ)是公认的化学致惊药物，经腹腔或尾静脉注射大剂量PTZ溶液可稳定诱导大鼠全面性强直阵挛发作。为了解DBS刺激MD对药物难治性癫痫的作用，本研究使用PTZ建立大鼠急性癫痫模型，并通过假刺激、HFS分别刺激单侧或双侧大鼠MD，LFS刺激单侧大鼠MD，研究HFS在PTZ急性癫痫模型中的作用。
材料与方法
1.1 动物
成年健康雄性SD大鼠280~350 g，48只(Grade II, Certificate No. SCXK2003-0001)。由浙江医学科学院动物实验中心提供，单笼喂养，自由摄食与饮水；环境温度22～25℃，每日间隔给予12 h光照(08:00～20:00)。所有实验均经过浙江大学动物实验伦理委员会批准，并将动物的痛苦减少到最低。动物实验在10：00～17：00进行。
1.2 手术
4%水合氯醛(400 mg/kg)腹腔注射麻醉，将大鼠固定于脑立体定向仪上(512600, Stoelting, USA)。体温通过保温毯(FHC, USA)控制于37°C。暴露颅骨，根据Paxino和Waston将电极从前囟插入单侧或双侧MD(从前囟算起，AP: -2.8 mm, L:±0.7 mm, V: -5.8 mm)。另将螺丝电极植入硬膜下额叶皮质上方(从前囟算起，AP: +2.2 mm, L: -1.0 mm)，参考电极放置于右侧枕区。采用的刺激电极为不锈钢双级电极(美国Systems公司)，直径为0.2 mm，Teflon绝缘，双股螺旋状，末端刮掉绝缘层0.5 mm，双极间距为0.8 mm。电极焊接到一个微型插头，并用牙科水泥固定在大鼠颅骨上。术后大鼠恢复至少10 d。
1.3 PTZ诱导模型的MD刺激
配置新鲜60 mg/kg PTZ(Sigma, St. Louis, MO, USA)，经腹腔注入大鼠体内[6]。注射后即刻使用假刺激、HFS(100 Hz，脉宽：0.1 ms，电流：100～200 μA)刺激单侧或双侧大鼠MD靶点，用LFS(1 Hz，脉宽：0.1 ms，电流：100 μA)刺激单侧大鼠MD靶点(假刺激单侧组：n=11；假刺激双侧组：n=4；HFS单侧组：n=12；HFS双侧组：n=6；LFS单侧组：n=8)。大鼠被安置于干净的塑料笼子，观察30 min后，用视频脑电装置同步记录动物的行为和皮层脑电图(EEG)。按改良的Racine评分[7, 8]标准评估癫痫发作的等级：① 0级：无发作；② 1级：触须或耳廓颤动；③ 2级：运动停滞伴随明显身体颤动或点头；④ 3级：运动停滞伴随全面性肌阵挛性发作；⑤ 4级：阵挛发作，动物站立，仍能够维持平衡；⑥ 5级：姿势失控的强直-阵挛发作；⑦ 6级：多次出现5级发作。发作潜伏期根据EEG记录和发作行为综合评估。行为学观察指标：发作等级(Seizure stage)、肌阵挛性发作的潜伏期(Latency for onset of myoclonic jerks)、阵挛性发作(4～5级发作)持续时间(Seizure duration)、阵挛性发作(4～5级发作)次数(clonic movement episodes)。若没有达到相应的发作等级，则潜伏期的时间记录为1 800 s(30 min)，相应发作持续时间为0 s。
1.4 组织学
电极植入位置由组织学证实。实验结束后，小鼠断头处死，取脑，脑组织按照层厚10～20 μm切片并使用甲苯胺蓝O染色，组织学检查电极位置。本研究仅将电极准确植入相应单侧或双侧MD的动物数据进行统计分析，而电极位置错误的动物数据将不被采用。
1.5 统计学方法
采用SPSS 19.0 (for Windows，SPSS Inc，美国)统计学软件进行数据的分析处理。各组数据采用均数±标准差，采用one-way ANOVA单因素方差分析，并进行Dunnett’s t-test分析，双侧P值 < 0.05为差异有统计学意义。
结果
1.本次实验共计使用SD大鼠48只，其中组织学检查发现电极植入位置不准4只，因麻醉及手术意外、感染、发作持续状态等原因死亡共计3只。最终存活且电极准确植入MD的大鼠共计41只，其中假刺激单侧组11只，假刺激双侧组4只，即对照组共计15只；LFS刺激单侧组8只，HFS刺激单侧组12只，HFS刺激双侧组6只。
2. PTZ注射后EEG改变
PTZ注射后起始40 s内，脑电图(EEG)可记录到散在单个高幅棘波(＞500 μV)、多棘波和持续时间 < 2 s的棘慢复合波，且在这段时间内动物没有明显行为发作表现(图 1)。2级发作伴随一系列持续约2～3 s的不连续爆发性小棘波。PTZ注射50～60 s后，间歇性肌阵挛性发作(3级发作)开始出现，并伴随4～6 s的高幅棘波发放。4级发作伴随短暂连续爆发性脑电活动。PTZ注射3～5 min后，发作进展为全面性强直-阵挛发作(5级)，同步EEG上显示波幅连续起伏变化的5～6 Hz棘波，伴随发作后脑电抑制。LFS刺激单侧和HFS刺激单侧或双侧MD都不改变3级和5级发作的首个棘波或EEG表现的潜伏期。接受单侧或双侧HFS刺激MD的大鼠在EEG上只显示5级发作的相应EEG发作。假刺激和LFS刺激MD后出现5级或4级发作的大鼠同步EEG显示有与行为活动相一致的连续棘波。
图1
PTZ注射后皮层EEG改变 图中依次显示了接受对照组假刺激、单侧LFS、双侧HFS的大鼠头皮EEG结果; EEG起始端的小方框代表PTZ注射时点，其后向上的箭头代表开始刺激MD时点; 插入的EEG显示了对照组大鼠相应发作级别的放大波形
Figure1.
EEG changes after administration of PTZ this figure sequentially showed the EEG changes in rats of control group, MD-LFS group and MD-HFS group; the blank an the start of EEG represented PTZ injection point, the upward arrow followed represented the start time point of MD-stimulating; inserted EEGs showed the enlarged wave of corresponding seizure level in rats of the control group
3.各组癫痫发作的严重程度
HFS刺激单侧或双侧MD(单侧n=12，双侧n=6)能显著降低PTZ急性致痫大鼠的发作严重程度，而LFS刺激单侧MD(n=8)并没有显著作用(图 2)。在假刺激组中植入单侧MD电极(n=11)和双侧MD电极(n=4)的动物相比，所有反映发作严重程度的参数均没有差异，因此，将这两组合并为一个对照组。对照组的平均发作等级为5.87(图 2a)，即大多数动物(n=13)具有多次5级发作；HFS刺激单侧或双侧MD组平均发作等级明显低于对照组(4.58，P=0.001；4.50，P=0.043)；而LFS刺激单侧MD组平均发作等级(5.75)与对照组相比无统计学差异(P=0.986)。肌阵挛性发作的潜伏期在各组间无差异(图 2b)。对照组阵挛性发作持续时间为(190±18) s(图 2c)，与对照组相比，HFS刺激单侧MD组(26±3) s或双侧MD组(25±3) s均能显著缩短阵挛性发作持续时间(P=0.000)；而LFS刺激单侧MD组(165±33) s与对照组相比无统计学差异(P=0.996)。对照组阵挛性发作(4～5级发作)的次数为(4.5±0.4)次(图 2d)，HFS刺激单侧MD组(0.8±0.1)次或双侧MD组(0.8±0.2)次均显著低于对照组的次数(P=0.000)；而LFS单侧刺激组(4.1±0.7)次与对照组相比，阵挛性发作的次数无统计学意义(P=0.980)。
图2
各组刺激效果 a.发作等级；b.肌阵挛发作潜伏期；c.阵挛性发作持续时间；d.阵挛性发作的次数(对照组：n=15；1Hz组，n=8；100 Hz刺激单侧MD组，n=12；100 Hz双侧刺激MD组，n=6)
注：*
Eg. *
讨论
PTZ注射后可引起前脑多个发作环路的高度激活，因此可导致前脑型癫痫发作。PTZ诱导的癫痫发作的发展和传播需要前脑、丘脑、海马、下丘脑和脑干多个脑区间的相互作用[9]。丘脑在皮质与其他脑区相互联系中起着极为重要的作用。一项fMRI研究显示，丘脑在PTZ注射后能够很快激活，且激活峰出现在发作起始前10～20s[9, 10]。
MD参与了认知和情感的处理[11]，作为丘脑的重要组成部分，MD只是一个比较小的区域，但它却能够调节广泛的大脑皮质的功能。另外，它与前额叶皮质、边缘叶皮质、海马、基底外侧杏仁核、伏隔核具有广泛的联系[12-14]。近年来，多项研究结果支持MD在癫痫发病中具有重要作用[2, 4, 5]。病理学研究显示在癫痫患者及动物MD中存在显著的神经元缺失，特别在颞叶癫痫中[2, 15, 16]。在癫痫发作传播中MD也起到了一定作用[17-19]。在颞叶癫痫动物模型中，采用药理学手段调控MD中突触传递的神经递质能改变癫痫发作的严重程度[2, 3, 17]。因此，我们假设DBS刺激MD可能成为药物难治性癫痫的一种有效治疗方式。
HFS能够有效地降低PTZ诱导的癫痫发作的严重程度。本研究结果显示HFS刺激单侧或双侧MD能显著降低大鼠癫痫发作的等级、缩短阵挛性发作的持续时间、减少阵挛性发作的次数，且能够同时减少PTZ诱导的大鼠阵挛性发作和EEG痫样放电的次数。这些结果表明MD丘脑皮质环路是全面性癫痫发作的重要组成部分，并且对全面性癫痫发作中的特征性同步阵发性脑电活动具有重要作用。研究表明，在PTZ注射前几分钟对特定脑区进行HFS刺激可以延长发作潜伏期[7, 20]，我们的实验结果显示HFS单侧或双侧刺激MD并不能改变肌阵挛性抽搐发作(3级)和全面强直阵挛发作(5级)的潜伏期，我们认为可能与PTZ注射后立即进行电刺激有关。有趣的是，我们的结果显示单侧或双侧HFS刺激MD均具有相似的抗癫痫作用，这可能与两侧MD紧邻、一侧MD有致密的对侧皮质投射和同侧皮质丘脑联系的部分侧枝形成交叉性皮质丘脑传入神经有关[21]。
McIntyre等对DBS复杂的机制，对比去极化阻滞、突触抑制、突触压抑及刺激诱导的病理性网络活动调节这四种假设，认为刺激诱导的病理性网络活动的调节是DBS最可能的机制[22]。既往研究表明，HFS有以下作用：①降低被刺激神经元的兴奋性以产生消融的功能；②升高细胞外钾浓度并去极化阻滞相应神经元[23, 24]；③充分去极化完全失活部分电压门控电流通道使动作电位不能产生[2, 25]；④耗竭被刺激神经元的递质导致突触传出失败；⑤当作用于丘脑皮质环路时可导致环路抑制。丘脑环路中的动态变化可调节大部分丘脑皮质联系系统的节律，丘脑由平衡状态转为过度兴奋状态可导致超同步化并促进发作的产生。LFS和HFS刺激MD后产生不同的抗癫痫效果可能与其对丘脑环路兴奋性调节的不同有关。与本研究结果相一致，以往研究显示HFS刺激MD等多处丘脑区域，往往可抑制同步化发作活动[20, 26, 27]，相反，在我们研究中观察到LFS刺激单侧MD并不能改变癫痫发作的严重程度，也有研究表明稍高频率(3～8Hz)的LFS刺激部分丘脑核团甚至可促进癫痫发作、诱导运动停滞和同步的皮层EEG放电。不同于HFS，LFS不能降低刺激靶点的神经元兴奋性[28]，但它可通过与诱导长时程抑制(Long term depression, LTD)和去增强(depotentiation)相关的机制抑制发作活动，因此，LFS刺激丘脑部分区域缺乏抗癫痫作用可能与LFS不能诱导相应通路中的LTD或去增强相关。以3～8 Hz的LFS刺激MD可能通过促进局灶性丘脑环路的同步化，并产生丘脑节律的泛化，从而促进发作产生。
我们曾经观察了电刺激丘脑MD对杏仁核电点燃癫痫模型的作用，发现它并没有显著的作用[29]。Zhang等[30]报道了电刺激MD的效应与刺激电极的方向有关，还依赖电极的精确植入，而刺激电极植入MD的背外侧效应更为明显。
本研究的结果显示HFS刺激单侧或双侧MD可抑制全面性癫痫发作的皮质起源，HFS刺激单侧或双侧MD可能成为治疗全面性癫痫发作的潜在方法。临床DBS的应用需要充分考虑癫痫发作的类型。
手术切除致痫灶是治疗难治性癫痫的方法之一，然而并不适合多灶性癫痫，或致痫灶不能准确定位和难以切除的患者。深部脑刺激(Deep brain stimulation，DBS)是治疗难治性癫痫的新手段，它能根据设定的刺激参数将刺激电流输送至特定的脑区，具有可逆性和可调节性的特点。目前采用低频电刺激(Low frequency stimulation，LFS)或高频电刺激(High frequency stimulation，HFS)方式的DBS被广泛应用于小脑、海马、丘脑前核[1]、穹隆等不同脑区，到目前为止并没有找到控制癫痫发作的最佳刺激靶点，且DBS对不同类型的癫痫作用可能不同。
以往的研究显示丘脑背内侧核团(Mediodorsal thalamic nucleus, MD)与癫痫发作有关[2-5]。戊四唑(Pentylenetetrazole, PTZ)是公认的化学致惊药物，经腹腔或尾静脉注射大剂量PTZ溶液可稳定诱导大鼠全面性强直阵挛发作。为了解DBS刺激MD对药物难治性癫痫的作用，本研究使用PTZ建立大鼠急性癫痫模型，并通过假刺激、HFS分别刺激单侧或双侧大鼠MD，LFS刺激单侧大鼠MD，研究HFS在PTZ急性癫痫模型中的作用。
材料与方法
1.1 动物
成年健康雄性SD大鼠280~350 g，48只(Grade II, Certificate No. SCXK2003-0001)。由浙江医学科学院动物实验中心提供，单笼喂养，自由摄食与饮水；环境温度22～25℃，每日间隔给予12 h光照(08:00～20:00)。所有实验均经过浙江大学动物实验伦理委员会批准，并将动物的痛苦减少到最低。动物实验在10：00～17：00进行。
1.2 手术
4%水合氯醛(400 mg/kg)腹腔注射麻醉，将大鼠固定于脑立体定向仪上(512600, Stoelting, USA)。体温通过保温毯(FHC, USA)控制于37°C。暴露颅骨，根据Paxino和Waston将电极从前囟插入单侧或双侧MD(从前囟算起，AP: -2.8 mm, L:±0.7 mm, V: -5.8 mm)。另将螺丝电极植入硬膜下额叶皮质上方(从前囟算起，AP: +2.2 mm, L: -1.0 mm)，参考电极放置于右侧枕区。采用的刺激电极为不锈钢双级电极(美国Systems公司)，直径为0.2 mm，Teflon绝缘，双股螺旋状，末端刮掉绝缘层0.5 mm，双极间距为0.8 mm。电极焊接到一个微型插头，并用牙科水泥固定在大鼠颅骨上。术后大鼠恢复至少10 d。
1.3 PTZ诱导模型的MD刺激
配置新鲜60 mg/kg PTZ(Sigma, St. Louis, MO, USA)，经腹腔注入大鼠体内[6]。注射后即刻使用假刺激、HFS(100 Hz，脉宽：0.1 ms，电流：100～200 μA)刺激单侧或双侧大鼠MD靶点，用LFS(1 Hz，脉宽：0.1 ms，电流：100 μA)刺激单侧大鼠MD靶点(假刺激单侧组：n=11；假刺激双侧组：n=4；HFS单侧组：n=12；HFS双侧组：n=6；LFS单侧组：n=8)。大鼠被安置于干净的塑料笼子，观察30 min后，用视频脑电装置同步记录动物的行为和皮层脑电图(EEG)。按改良的Racine评分[7, 8]标准评估癫痫发作的等级：① 0级：无发作；② 1级：触须或耳廓颤动；③ 2级：运动停滞伴随明显身体颤动或点头；④ 3级：运动停滞伴随全面性肌阵挛性发作；⑤ 4级：阵挛发作，动物站立，仍能够维持平衡；⑥ 5级：姿势失控的强直-阵挛发作；⑦ 6级：多次出现5级发作。发作潜伏期根据EEG记录和发作行为综合评估。行为学观察指标：发作等级(Seizure stage)、肌阵挛性发作的潜伏期(Latency for onset of myoclonic jerks)、阵挛性发作(4～5级发作)持续时间(Seizure duration)、阵挛性发作(4～5级发作)次数(clonic movement episodes)。若没有达到相应的发作等级，则潜伏期的时间记录为1 800 s(30 min)，相应发作持续时间为0 s。
1.4 组织学
电极植入位置由组织学证实。实验结束后，小鼠断头处死，取脑，脑组织按照层厚10～20 μm切片并使用甲苯胺蓝O染色，组织学检查电极位置。本研究仅将电极准确植入相应单侧或双侧MD的动物数据进行统计分析，而电极位置错误的动物数据将不被采用。
1.5 统计学方法
采用SPSS 19.0 (for Windows，SPSS Inc，美国)统计学软件进行数据的分析处理。各组数据采用均数±标准差，采用one-way ANOVA单因素方差分析，并进行Dunnett’s t-test分析，双侧P值 < 0.05为差异有统计学意义。
结果
1.本次实验共计使用SD大鼠48只，其中组织学检查发现电极植入位置不准4只，因麻醉及手术意外、感染、发作持续状态等原因死亡共计3只。最终存活且电极准确植入MD的大鼠共计41只，其中假刺激单侧组11只，假刺激双侧组4只，即对照组共计15只；LFS刺激单侧组8只，HFS刺激单侧组12只，HFS刺激双侧组6只。
2. PTZ注射后EEG改变
PTZ注射后起始40 s内，脑电图(EEG)可记录到散在单个高幅棘波(＞500 μV)、多棘波和持续时间 < 2 s的棘慢复合波，且在这段时间内动物没有明显行为发作表现(图 1)。2级发作伴随一系列持续约2～3 s的不连续爆发性小棘波。PTZ注射50～60 s后，间歇性肌阵挛性发作(3级发作)开始出现，并伴随4～6 s的高幅棘波发放。4级发作伴随短暂连续爆发性脑电活动。PTZ注射3～5 min后，发作进展为全面性强直-阵挛发作(5级)，同步EEG上显示波幅连续起伏变化的5～6 Hz棘波，伴随发作后脑电抑制。LFS刺激单侧和HFS刺激单侧或双侧MD都不改变3级和5级发作的首个棘波或EEG表现的潜伏期。接受单侧或双侧HFS刺激MD的大鼠在EEG上只显示5级发作的相应EEG发作。假刺激和LFS刺激MD后出现5级或4级发作的大鼠同步EEG显示有与行为活动相一致的连续棘波。
图1
PTZ注射后皮层EEG改变 图中依次显示了接受对照组假刺激、单侧LFS、双侧HFS的大鼠头皮EEG结果; EEG起始端的小方框代表PTZ注射时点，其后向上的箭头代表开始刺激MD时点; 插入的EEG显示了对照组大鼠相应发作级别的放大波形
Figure1.
EEG changes after administration of PTZ this figure sequentially showed the EEG changes in rats of control group, MD-LFS group and MD-HFS group; the blank an the start of EEG represented PTZ injection point, the upward arrow followed represented the start time point of MD-stimulating; inserted EEGs showed the enlarged wave of corresponding seizure level in rats of the control group
3.各组癫痫发作的严重程度
HFS刺激单侧或双侧MD(单侧n=12，双侧n=6)能显著降低PTZ急性致痫大鼠的发作严重程度，而LFS刺激单侧MD(n=8)并没有显著作用(图 2)。在假刺激组中植入单侧MD电极(n=11)和双侧MD电极(n=4)的动物相比，所有反映发作严重程度的参数均没有差异，因此，将这两组合并为一个对照组。对照组的平均发作等级为5.87(图 2a)，即大多数动物(n=13)具有多次5级发作；HFS刺激单侧或双侧MD组平均发作等级明显低于对照组(4.58，P=0.001；4.50，P=0.043)；而LFS刺激单侧MD组平均发作等级(5.75)与对照组相比无统计学差异(P=0.986)。肌阵挛性发作的潜伏期在各组间无差异(图 2b)。对照组阵挛性发作持续时间为(190±18) s(图 2c)，与对照组相比，HFS刺激单侧MD组(26±3) s或双侧MD组(25±3) s均能显著缩短阵挛性发作持续时间(P=0.000)；而LFS刺激单侧MD组(165±33) s与对照组相比无统计学差异(P=0.996)。对照组阵挛性发作(4～5级发作)的次数为(4.5±0.4)次(图 2d)，HFS刺激单侧MD组(0.8±0.1)次或双侧MD组(0.8±0.2)次均显著低于对照组的次数(P=0.000)；而LFS单侧刺激组(4.1±0.7)次与对照组相比，阵挛性发作的次数无统计学意义(P=0.980)。
图2
各组刺激效果 a.发作等级；b.肌阵挛发作潜伏期；c.阵挛性发作持续时间；d.阵挛性发作的次数(对照组：n=15；1Hz组，n=8；100 Hz刺激单侧MD组，n=12；100 Hz双侧刺激MD组，n=6)
注：*
Eg. *
讨论
PTZ注射后可引起前脑多个发作环路的高度激活，因此可导致前脑型癫痫发作。PTZ诱导的癫痫发作的发展和传播需要前脑、丘脑、海马、下丘脑和脑干多个脑区间的相互作用[9]。丘脑在皮质与其他脑区相互联系中起着极为重要的作用。一项fMRI研究显示，丘脑在PTZ注射后能够很快激活，且激活峰出现在发作起始前10～20s[9, 10]。
MD参与了认知和情感的处理[11]，作为丘脑的重要组成部分，MD只是一个比较小的区域，但它却能够调节广泛的大脑皮质的功能。另外，它与前额叶皮质、边缘叶皮质、海马、基底外侧杏仁核、伏隔核具有广泛的联系[12-14]。近年来，多项研究结果支持MD在癫痫发病中具有重要作用[2, 4, 5]。病理学研究显示在癫痫患者及动物MD中存在显著的神经元缺失，特别在颞叶癫痫中[2, 15, 16]。在癫痫发作传播中MD也起到了一定作用[17-19]。在颞叶癫痫动物模型中，采用药理学手段调控MD中突触传递的神经递质能改变癫痫发作的严重程度[2, 3, 17]。因此，我们假设DBS刺激MD可能成为药物难治性癫痫的一种有效治疗方式。
HFS能够有效地降低PTZ诱导的癫痫发作的严重程度。本研究结果显示HFS刺激单侧或双侧MD能显著降低大鼠癫痫发作的等级、缩短阵挛性发作的持续时间、减少阵挛性发作的次数，且能够同时减少PTZ诱导的大鼠阵挛性发作和EEG痫样放电的次数。这些结果表明MD丘脑皮质环路是全面性癫痫发作的重要组成部分，并且对全面性癫痫发作中的特征性同步阵发性脑电活动具有重要作用。研究表明，在PTZ注射前几分钟对特定脑区进行HFS刺激可以延长发作潜伏期[7, 20]，我们的实验结果显示HFS单侧或双侧刺激MD并不能改变肌阵挛性抽搐发作(3级)和全面强直阵挛发作(5级)的潜伏期，我们认为可能与PTZ注射后立即进行电刺激有关。有趣的是，我们的结果显示单侧或双侧HFS刺激MD均具有相似的抗癫痫作用，这可能与两侧MD紧邻、一侧MD有致密的对侧皮质投射和同侧皮质丘脑联系的部分侧枝形成交叉性皮质丘脑传入神经有关[21]。
McIntyre等对DBS复杂的机制，对比去极化阻滞、突触抑制、突触压抑及刺激诱导的病理性网络活动调节这四种假设，认为刺激诱导的病理性网络活动的调节是DBS最可能的机制[22]。既往研究表明，HFS有以下作用：①降低被刺激神经元的兴奋性以产生消融的功能；②升高细胞外钾浓度并去极化阻滞相应神经元[23, 24]；③充分去极化完全失活部分电压门控电流通道使动作电位不能产生[2, 25]；④耗竭被刺激神经元的递质导致突触传出失败；⑤当作用于丘脑皮质环路时可导致环路抑制。丘脑环路中的动态变化可调节大部分丘脑皮质联系系统的节律，丘脑由平衡状态转为过度兴奋状态可导致超同步化并促进发作的产生。LFS和HFS刺激MD后产生不同的抗癫痫效果可能与其对丘脑环路兴奋性调节的不同有关。与本研究结果相一致，以往研究显示HFS刺激MD等多处丘脑区域，往往可抑制同步化发作活动[20, 26, 27]，相反，在我们研究中观察到LFS刺激单侧MD并不能改变癫痫发作的严重程度，也有研究表明稍高频率(3～8Hz)的LFS刺激部分丘脑核团甚至可促进癫痫发作、诱导运动停滞和同步的皮层EEG放电。不同于HFS，LFS不能降低刺激靶点的神经元兴奋性[28]，但它可通过与诱导长时程抑制(Long term depression, LTD)和去增强(depotentiation)相关的机制抑制发作活动，因此，LFS刺激丘脑部分区域缺乏抗癫痫作用可能与LFS不能诱导相应通路中的LTD或去增强相关。以3～8 Hz的LFS刺激MD可能通过促进局灶性丘脑环路的同步化，并产生丘脑节律的泛化，从而促进发作产生。
我们曾经观察了电刺激丘脑MD对杏仁核电点燃癫痫模型的作用，发现它并没有显著的作用[29]。Zhang等[30]报道了电刺激MD的效应与刺激电极的方向有关，还依赖电极的精确植入，而刺激电极植入MD的背外侧效应更为明显。
本研究的结果显示HFS刺激单侧或双侧MD可抑制全面性癫痫发作的皮质起源，HFS刺激单侧或双侧MD可能成为治疗全面性癫痫发作的潜在方法。临床DBS的应用需要充分考虑癫痫发作的类型。
