在啮齿类和人类组织中产生并按需启动急性痫性活动

该方法有助于解答癫痫机制研究中的关键问题，例如，哪些神经元亚群负责脑电图癫痫发作的起始和终止。该技术的主要优势在于，能够按需在体内和体外模型中重现临床上观察到的类似脑电图癫痫发作事件。此外，该技术还可用于探索潜在的抗癫痫治疗策略，方法是在应用不同抗癫痫候选药物的同时，尝试诱发脑电图癫痫发作事件。

为制备皮层切片，使用速干胶将临床前脑组织粘附于振动切片机的载物台上。轻轻将样本架放入缓冲液托盘中，并确保脑组织的背侧朝向振动切片机的刀片。

将脑组织沿背侧至腹侧方向切成450微米厚的切片。首先在实验动物脑组织上进行初次切割，以去除嗅球，随后继续切割，直至观察到体感运动区。

使用宽口移液管。将目标冠状切片转移至含有冷解剖液的培养皿中。对于冠状切片，在新皮质联合下方稍作横向切割，然后沿中线切割以分离半球。

然后，使用新的剃须刀片切除切片上多余的组织。必须高效地进行脑切片操作，因为脑组织每时每刻未浸没在ACSF溶液中都会对其质量产生不利影响。

受损或质量较差的脑组织产生电图癫痫样放电事件的可能性较低。将含有新皮层的冠状切片背侧部分短暂转移至第二个盛有35摄氏度人工脑脊液（ACSF）的培养皿中，随后立即转移至含有35摄氏度碳氧混合气饱和人工脑脊液（ACSF）的孵育 chamber 中。

将脑片置于35摄氏度的孵育 chamber 中，液面略低于脑片，孵育30分钟。随后将孵育 chamber 从水浴中取出，使其恢复至室温。待脑片恢复1小时后，再进行电生理记录。

在此步骤中，剪取略大于脑切片的镜头纸。使用宽口移液管或精细画笔将脑切片转移至由牙科镊子固定住的镜头纸上。然后，将带有脑切片的镜头纸转移至记录室，并用网格固定器将其固定到位。

随后，在记录室中以每分钟3毫升的速度灌流含碳合气的ACSF，并将温度维持在35摄氏度。使用数字温度计确保记录室的温度保持在33至36摄氏度之间。然后，用Hamilton注射器将10微升ACSF注入玻璃电极进行反向填充。

在20倍体视显微镜下，使用手动操纵器将记录玻璃电极引导至大脑皮层浅层第二、三层。利用标准软件观察脑片的电活动。为诱导脑电图样癫痫样活动，用含有100微摩尔4-AP的人工脑脊液（ACSF）灌注脑片。

使用标准软件观察脑片的电活动。为了在来自光遗传学小鼠的脑片上通过光遗传学策略产生类似癫痫样放电的事件，使用手动操作器将直径为1,000微米的光纤准确定位于记录区域上方。施加短暂的蓝光脉冲以诱发痫性发作事件。

我们专门开发了一款基于 MATLAB 的用户友好型程序，用于检测和分类在体外和体内 4-AP 癫痫模型中出现的各种类型的癫痫样事件。该检测程序可从 Valiante 实验室的 GitHub 仓库获取。将 100 微摩尔浓度的 4-AP 施加于质量良好的 450 微米厚幼年 VGAT 脑视紫红质小鼠大脑皮层脑片时，可在 15 分钟内稳定诱导出反复出现的类痫样发作事件。

对质量较差的脑片施加 100 µM 4-AP 后，会出现爆发性事件或放电活动。平均而言，每只实验前脑组织中约有 40% 的脑片能够成功产生类似痫性发作的事件。此外，83% 的被解剖小鼠至少有一个脑片能够成功产生类似痫性发作的事件。

在出现自发性类似痫样事件的脑片中，对脑片施加一个短暂的30毫秒光脉冲，能够可靠地触发一个形态完全相同的类似痫样事件。在Thy1-ChR2小鼠的脑片中也获得了相同的结果。因此，无论激活的是哪一类神经元亚群，只要在分离的皮层神经网络中发生任何短暂的同步化事件，均可导致类似痫样事件的发作。

这些类似发作的事件由先兆性尖峰、类似强直性放电、类似阵挛性放电以及接近结束时的类似爆发样活动组成，其性质与临床癫痫发作相关的电生理特征相似。通过该方法，还可实施其他类型的脑状态转换，以探讨诸如脑状态转换背后的神经生物学机制是什么等问题。

我们如何调控这些转换过程，以防止进入各种病理性的脑状态？