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深部脑刺激（deep brain stimulation,DBS）通常采用电脉冲的高频刺激（high-frequency stimulation,HFS）来治疗脑神经系统相关的疾病,但其作用机制尚未完全明了。正常生理状态下,脑内γ-氨基丁酸-A型（A type receptor ofγ-aminobutyric acid,GABA-A）受体介导的突触是抑制性的,对于维持脑神经系统的抑制性及正常功能是必不可少的。但是,已有研究表明,在重复的刺激激励下,GABA-A突触的抑制性可能会减弱,甚至转变为兴奋性。在DBS所采用的HFS期间,是否会产生此类抑制性突触的变化,及其对于突触后神经元兴奋性的影响还缺乏研究,尚无明确的定论。因此,本文将利用大鼠在体动物实验和数学模型的建模仿真,研究HFS初期海马CA1区神经回路中抑制性突触作用的变化。为了研究短串脉冲刺激的作用,在大鼠实验中,在海马CA1区的输入轴突Schaffer侧支上施加300 ms时长的HFS,并在刺激下游记录诱发的锥体神经元（pyramidal cell,PC）的顺向群峰电位（orthodromic population spike,OPS）和中间神经元（interneuron,IN）的单元动作电位发放。在数学模型仿真中,构建100个PC和4种IN组成的海马CA1区的神经回路模型,研究同样时长HFS期间,PC的树突、胞体和轴突始段等部位GABA-A突触的转变及其对PC活动的影响,并研究兴奋性突触在其中的作用。主要研究结果如下:（1）大鼠在体实验表明,300 ms的100 Hz HFS期间,PC群体呈现复杂的发放过程:首个刺激脉冲可以诱发大量PC同步发放动作电位,形成一个大幅值的OPS（记为OPS1）;紧接的数个刺激脉冲却不能诱发OPS;直到大约第7个之后的数个脉冲又可以连续诱发OPS（记为OPS2）;而后OPS又消失。在11次大鼠实验中,首个脉冲诱发的OPS1的平均幅值为9.4±2.1 m V,第7-14个脉冲诱发的OPS2所包含的OPS的平均幅值为4.5±1.2m V。刺激期间,IN高频发放,平均动作电位发放率为100±36个/秒（n=11）。（2）数学模型仿真结果与大鼠在体实验结果一致。海马CA1区的神经元对于HFS的响应如下:首个刺激脉冲可以诱发PC的群体同步发放,在胞外场电位中形成OPS（即OPS1）,幅值为9.6 m V;紧接的数个脉冲没有诱发OPS;随后的第9-17个脉冲又可以重新诱发OPS（即OPS2）,OPS2中的PS平均幅值为4.9 m V,之后OPS再次消失。模型中几种IN的平均动作电位发放率为139±24个/秒。（3）数学模型的仿真研究揭示了短促HFS期间神经回路和神经元变化的可能机制。1)HFS引起GABA-A突触的转变。PC顶树突处的GABA-A突触电流在首个刺激后呈现为抑制性,致使OPS1之后的OPS被抑制而消失。而后,随着HFS刺激的持续,诱发IN产生的高频发放使得PC顶树突处的GABA-A突触被频繁激活,突触后PC细胞膜外的氯离子内流并累积于突触后膜内,导致顶树突处的GABA-A突触的抑制性减弱甚至转变为兴奋性。这种转变使得PC胞体细胞膜的膜电位被抬高,兴奋性提高,此时,刺激脉冲又可以重新诱发OPS（即产生OPS2）。随后,随着PC胞体的膜电位持续去极化,钠离子（Na+）通道逐渐失活,丧失产生动作电位的能力,OPS再次消失。2)PC胞体细胞膜上Na+通道开放和失活的时程与PC接收的兴奋性输入的强度相关。兴奋性输入较强时,Na+通道开放和失活的时间较早。这种时间上的差异可以导致各个PC兴奋性变化的差异,从而形成群峰电位幅值大小的变化,及其出现和消失时程的差异。3)兴奋性突触也同时调控PC动作电位的发放。α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸（α-amino-3-hydroxyl-5-methyl-4-isoxazole proprionat,AMPA）受体介导的突触（AMPA突触）决定HFS期间首个脉冲诱发的PC动作电位的产生,并影响后续PC动作电位产生的时间;N-甲基-D-门冬氨酸（N-methyl-D-aspartate,NMDA）受体介导的突触（NMDA突触）也影响PC后期动作电位的产生时间。本文的创新点主要有以下几点:1)在体动物实验发现PC的动作电位呈现复杂发放:动作电位产生-消失-再产生-再消失的过程。2)构建了CA1区的神经回路模型,并在该神经回路模型中添加了与GABA-A突触相关的Cl-累积机制。3)发现PC胞体细胞膜上电压门控Na+通道的活性随刺激脉冲而发生转变,导致PC胞体处动作电位的复杂发放。总之,本文的研究发现:短促HFS期间,PC顶树突处的GABA-A突触抑制性减弱,从而改变PC胞体的膜电位,并影响PC胞体细胞膜上Na+通道的状态,进而使得PC群体呈现复杂的发放过程,OPS经历产生（OPS1）-消失-再出现（OPS2）-再消失的过程。兴奋性AMPA突触可以决定PC首个诱发电位的产生,并和NMDA突触一起影响PC后续诱发电位的产生。这些研究结果揭示了HFS短串刺激作用下神经回路和神经元响应变化的可能机制,为短串脉冲刺激在闭环和自适应等DBS新模式中的应用,提供依据和线索。