大量临床数据表明，慢性疼痛病人(无创伤性脑损伤或神经病学改变)往往伴随认知功能障碍。过去一直认为疼痛，作为一种注意力依赖性的感觉刺激，其可能对有限的注意力起到一个分散作用；而学习记忆等认知功能，即需要运行及整合信息等工作也与注意力密切相关。当两者同时运行时，可能疼痛就分散了用于学习记忆的那部分注意力；而与之相反的是，也有研究认为用药物治疗慢性疼痛病人使其疼痛缓解后，其认知功能损伤并不会有所改善；最近有报道指出慢性疼痛病人出现的认知功能障碍可能与年龄、受教育水平、疼痛缓解水平、睡眠困难及抑郁等都无明显相关性。多年来，尽管国内外已有一些研究，但其具体机制尚不清楚。　　 鉴于TNF-α在神经病理性疼痛及突触可塑性方面的不同影响，实验进一步检测了术后不同时间海马CA1及CA3区TNF-α的表达及其组织学定位；最后通过使用TNF-α合成抑制剂thalidomide、侧脑室直接注射rrTNF及运用TNFR1基因敲除动物三部分实验来观察TNF-α在外周神经损伤引起记忆功能障碍中的作用。实验结果将有助于进一步揭示外周神经损伤影响记忆的可能机制。　　 第1部分：外周神经损伤损害空间工作记忆及海马CA3-CA1突触长期可塑性-长时程增强。　　 虽已有大量临床报道慢性疼痛病人往往伴有认知功能障碍，但具体影响了何种认知功能及其可能的机制均仍未见报道。本部分实验采用外周神经损伤-部分坐骨神经切断模型(SNI模型)作为慢性疼痛模型，并运用八臂迷宫观察其空间工作记忆及参考记忆；然后通过海马CA3-CA1区在体场电位的记录，进一步观察了海马CA3-CA1区突触可塑性-LTP的变化情况。结果显示，外周神经损伤后，空间工作记忆与海马CA3-CA1区LTP均出现了时间依赖性损害，但空间参考记忆无明显障碍。在SNI术后10-20天，30-40天进行八臂迷宫测试，动物的平均工作记忆错误数在测试第十天与第一天相较，无明显改善；但假手术组动物工作记忆错误数随着训练次数增加逐渐减少，由第一天的1.325±0.374次降到第十天的0.25±0.248次。这说明动物在SNI术后出现了工作记忆的损伤。而与此不同的是，在SNI术后不同时间段的检测中，模型组与手术组动物的平均空间参考记忆错误数均无显著性差别。　　 同时在对这批动物进行海马CA3-CA1区LTP的检测中发现，动物在SNI1h后给与高频刺激诱发的LTP可达到143±3.25％，此增强可持续3h(P＞0.05)。SNI18小时后，诱发场电位在高频刺激后可以立即出现强直后增强，但增强均在1h之内降到基线，表明SNI在术后18h损害了LTP的维持阶段。进一步检测SNI术后6-10天、20-25天、40-45天LTP的诱导及其维持情况，结果显示，动物海马CA3-CA1区突触LTP仅可持续10-20分钟左右，反应均在30分钟内降至基线(1h反应大小为102.25±4.32％,P＞0.05)；而在假手术组动物中，高频刺激诱发的LTP可持续1h以上，均维持到实验结束(高频刺激后1-5h,1h反应大小为137.12±4.77％,P＜0.05)。模型组与假手术组相比，在LTP的诱导及维持上均存在显著性差异(1h反应大小比较，P＜0.01)。与同侧海马LTP诱导情况相似，高频刺激均不能在SNI手术对侧海马区诱导出LTP。　　 结果提示外周神经损伤对空间工作记忆的影响是一个慢性的过程；而SNI对海马CA3-CA1突触的基本传递效率及LTP产生了双侧性的、慢性的、间接的影响。　　 第2部分：外周神经损伤影响短期记忆及突触前末梢囊泡蛋白表达，并损害海马区CA3-CA1突触短期可塑性-频率依赖性易化。　　 本部分实验仍采用外周神经损伤-SNI模型作为慢性疼痛模型，并采用新物体认知实验观察动物的短期及长期记忆；随后运用免疫组织化学方法及海马CA3-CA1区在体场电位记录的方法，进一步观察了海马CA3-CA1区突触数目及短期可塑性的变化。结果显示，SNI术后20天大鼠的短期记忆平均认知系数为0.406±0.019，显著低于假手术大鼠(0.635±0.04，P＜0.01)。同时，检测手术组同假手术组两组的长期记忆认知系数分别为0.615±0.017和0.605±0.019，两组相较无显著性差异(P＞0.05)；在模型组SNI20天的动物中，其CA1区平均突触前末梢斑点密度为201±6.14/1000μm2明显低于假手术组(107.82±8.39/1000μm2，P＜0.01)。我们还发现动物的短期记忆认知系数与CA1区突触前末梢斑点密度二者有显著相关性。　　 在对突触短期可塑性进行检测的实验中，结果显示在不同频率刺激下，SNI20天组动物的平均电位反应幅度均低于同样频率刺激下假手术组动物的平均反应。且两组的差别随着刺激频率的增加而显著。在8Hz的刺激下，手术组动物的电位反应幅度随着刺激个数的增加而不断下降，直至降回基线；而同样刺激下，假手术组动物平均反应幅度可持续维持在150％左右(P＜0.01)。此结果再次提示SNI损害了大鼠短期记忆，但外周神经损伤对大鼠的长期记忆无明显影响，且在海马突触数目及功能方面，包括长期及短期可塑性均出现明显损伤。　　 第3部分：肿瘤坏死因子α在外周神经损伤损害记忆中的作用。　　 现已有大量研究表明，神经损伤后损伤的纤维将发生Wallerian变性，并进一步引起局部释放大量的细胞因子和神经营养性因子。其中肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)已经被证明在神经纤维Wallerian变性过程释放最早，而且还具有进一步促进其它细胞因子释放的作用。一些实验发现皮下、坐骨神经周围注射TNF-α可引起实验大鼠产生痛觉过敏，而抑制TNF-α的合成或阻断TNF-α的作用又可使神经损伤引起的病理性疼痛得到缓解。而肿瘤坏死因子-α对突触传递及可塑性也有着重要影响。TNF-α在维持突触传递及突触可塑性方面是必不可少的；但病理浓度下TNF-α却对突触可塑性有明显的抑制作用，阻断TNF-α的作用可缓解其对突触可塑性的损害。　　 根据TNF-α在学习记忆及慢性疼痛中的不同作用推测，TNF-α可能在外周神经损伤导致的短期记忆障碍中扮演着重要角色。本部分实验拟验证此问题。我们发现外周神经损伤后，中枢神经系统，包括脑脊液及海马均出现TNF-α时间依赖性上调，且海马CA1及CA3区上调的TNF-α均来自神经元。同时在术前运用TNF-α合成抑制剂-Thalidomide后，完全逆转了外周神经损伤导致的短期记忆障碍及对突触形态和功能产生的损害；外源性侧脑室注射rrTNF术后10-25天检测，能产生与外周神经损伤相似的空间工作记忆障碍；且这种学习记忆功能障碍在TNFR1基因敲除动物上被取消。以上结果均表明，TNF-α在外周神经损伤导致的记忆障碍中发挥着重要作用，并且这种作用主要通过作用于TNF受体1发挥作用。　　 第4部分：外周感觉和运动纤维损伤对产生神经病理性疼痛的不同作用及BDNF在其中的功能研究。　　 大量研究表明，外周神经损伤导致神经病理性疼痛，且疼痛可持续数月至数年。然而，临床发现损伤仅支配皮肤的外周神经，患者并不会产生神经病理性疼痛，但其机制仍不清楚。以前的研究显示损伤坐骨神经既可诱导脊髓背角C纤维诱发电位的LTP(神经病理性疼痛的中枢机制)，又能产生病理性疼痛。同时最近的研究发现，脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)作为神经营养因子家族的主要成员之一，参与了神经病理性疼痛的发生和维持，并且在正常大鼠脊髓背角C纤维诱发电位的晚期LTP中起关键性的作用。在这一部分我们通过损伤或强烈电刺激坐骨神经的不同分支(胫神经-感觉运动混合神经；GS神经-运动神经；腓肠神经-感觉神经)，观察神经病理性疼痛及LTP的产生情况，并且进一步研究了损伤不同神经纤维后BDNF在脊神经节(DRG)的表达情况。结果表明：仅损伤感觉神经不能诱导L-LTP产生中枢敏感化而引起痛觉过敏，同时也没有BDNF在L5 DRG表达的上调。只有在运动神经损伤后，BDNF在L5 DRG表达上调，并诱导L-LTP和中枢敏感化而引起神经病理性疼痛。这进一步表明BDNF表达上调为病理性疼痛产生的必要条件，对临床治疗病理性疼痛和寻找新的镇痛药物靶点具有重要的实际意义。　　 结论：⑴外周神经损伤损害空间工作记忆及短期记忆，对空间参考记忆及长期记忆无明显影响；⑵外周神经损伤时间依赖性的损害海马区CA3-CA1突触LTP及突触短期可塑性；⑶外周神经损伤降低海马CA1区突触前囊泡蛋白的表达；⑷外周神经损伤时间依赖性上调脑脊液及海马区TNF-α的表达，且海马CA3及CA1区上调的TNF-α来自于神经元细胞；上调的TNF-α在外周神经损伤导致的记忆障碍中发挥着重要作用，并且这种作用主要通过作用于TNF受体1发挥作用；⑸坐骨神经的腓肠神经分支中BDNF的表达很微量不足以引起中枢敏感化和神经病理性疼痛；BDNF在脊髓背角晚期LTP及其病理性疼痛的维持中起着至关重要的作用。