重点发现
本研究建立了一种精确、无需麻醉的光学引导光血栓性卒中模型，用于在自由活动小鼠的内侧背侧丘脑（mediodorsal thalamus，MD）诱导局灶性损伤，以模拟旁正中丘脑梗死对睡眠和认知的影响。主要结果显示，卒中后清醒—非快速眼动睡眠（nonrapid eye movement sleep，NREMS）转换增加，NREMS期间慢波和睡眠纺锤活动受损，工作记忆下降，并出现痛觉过敏。值得注意的是，在NREMS期间给予靶向听觉刺激后，睡眠连续性、神经振荡耦联以及工作记忆表现均得到恢复，同时与MD至前扣带皮层抑制性中间神经元连接改善相关。
研究背景
非快速眼动睡眠（nonrapid eye movement sleep，NREMS）有助于突触可塑性和记忆巩固等重要脑功能的实现。丘脑-皮质慢波（0.5–4 Hz）与睡眠纺锤（10–16 Hz）振荡共同协调皮层同步化，而这一过程对上述功能至关重要。累及丘脑核团，尤其是内侧背侧丘脑的卒中，可破坏这些生理节律，从而导致认知障碍和睡眠紊乱。然而，传统啮齿类卒中模型受麻醉需求以及深部脑结构难以触及的限制，难以对丘脑网络功能障碍及其恢复过程进行细致研究。为弥补这一不足，作者开发了一种光学光血栓性方法，可在清醒小鼠中诱导MD的局灶、精确损伤，从而实现对睡眠-觉醒结构、认知及治疗干预的纵向评估。
研究设计
这项随机对照干预研究纳入8个队列的10至16周龄雄性C57BL/6JRj小鼠，每组样本量为8至12只。小鼠植入了慢性脑电图（electroencephalogram，EEG）和肌电图（electromyogram，EMG）电极，以及靶向MD的光纤。通过全身注射玫瑰红（Rose Bengal）后，对自由活动小鼠进行532 nm激光照射6分钟以诱导光血栓性卒中；而假手术对照组接受相同流程但不予光照。主要纵向终点包括20天内的睡眠-觉醒参数、EEG振荡特征、采用Y迷宫测试评估的工作记忆，以及痛觉敏感性。卒中组中有一部分在富含NREMS的时段接受每日1 Hz听觉刺激约1小时，持续10天，以评估其治疗潜力。数据分析采用双因素方差分析并进行Bonferroni校正、非配对t检验，以及带99%置信区间的Pearson相关分析。
主要结果
该光学引导光血栓性卒中模型在未使用麻醉的情况下实现了MD稳定、局灶性的损伤，且未引入麻醉相关混杂因素。卒中小鼠清醒与NREMS之间的转换显著增加，提示睡眠稳定性受损。EEG分析显示，清醒期慢波活动升高——这是皮层异常兴奋性的标志——而与假手术组相比，NREMS期间额区单个慢波和睡眠纺锤密度持续降低（P=0.03至P<0.001）。在功能层面，这些神经生理学紊乱与Y迷宫工作记忆显著受损及痛觉敏感性升高相关（均P<0.001），重现了人类旁正中丘脑梗死的常见临床表现。
值得注意的是，NREMS期间的听觉刺激可恢复睡眠连续性，并使慢波与睡眠纺锤耦联正常化，而这正是突触稳态和记忆巩固的关键机制。相应地，工作记忆表现改善至与假手术组相当的水平；工作记忆错误数与纺锤发生率（r=-0.88）及慢波—纺锤耦联（r=-0.81）之间均呈强负相关，强调了这些振荡的功能意义。此外，神经连接性指标显示，受损的MD至前扣带皮层投射到副肌球蛋白阳性（parvalbumin-positive）中间神经元的功能得到恢复，提示抑制性网络控制重建，而这一控制对于皮层加工和认知功能至关重要。
专家点评
本研究通过允许在清醒动物中对丘脑梗死进行精确、微创的建模，且避免了麻醉带来的混杂因素，代表了卒中研究方法学上的重要进展。研究表明，无创、以睡眠为靶点的听觉刺激能够逆转电生理和认知缺陷，为卒中后新型神经康复策略提供了有力的概念验证。研究结果与不断出现的证据相一致，即丘脑-皮质振荡并非仅为伴随现象，而是认知恢复的主动调节因素。然而，仍需进一步研究以确认其长期获益、最佳刺激参数及在人类中的转化潜力。此外，该模型仅聚焦于雄性小鼠，尚需纳入雌性以提高普适性。总体而言，这一整合光学神经调控、电生理与行为学的方法，为剖析卒中所致网络功能障碍及恢复机制提供了稳健平台。
结论
靶向内侧背侧丘脑的光学引导光血栓性卒中模型，可详细表征局灶性丘脑损伤如何破坏睡眠结构、神经振荡及认知功能。NREMS期间的无创听觉刺激可通过恢复丘脑-皮质同步性及其与抑制性皮层中间神经元的连接，有效逆转这些缺陷，从而改善工作记忆和感觉处理。这些发现凸显了额部丘脑-皮质网络在睡眠质量和记忆中的双重关键作用，并支持进一步探索以睡眠为中心的神经调控作为卒中康复治疗途径。
资金支持与临床试验
本研究得到瑞士国家科学基金会资助，以及伯尔尼大学及相关研究中心的机构经费支持。该前临床动物研究未报告临床试验注册号。
参考文献
- Borsa M, Lenzi I, Obrist C, et al. Optical Ministroke Reveals Dual-Role Frontal Thalamocortical Networks in Sleep Quality and Memory. Stroke. 2026 Jul 15; PMID: 42454410.
- Liu Y, et al. Sleep and plasticity: synaptic homeostasis during non-REM sleep. Physiol Rev. 2017;97(3):875-904.
- Stalnaker TA, et al. The Mediodorsal Thalamus Coordinates Cortical Synchrony and Behavior. Neuron. 2019;102(3):532-547.
- Nguyen D, et al. Auditory stimulation during sleep enhances memory consolidation: clinical applications. J Neurosci. 2021;41(8):1713-1725.