癫痫是一种常见中枢神经系统的疾病,其病理学特征为神经元同步异常放电而引起的反复不自主发作的临床表现。目前主要采用抗癫痫药物来控制癫痫发作症状,但是仍有约三分之一的癫痫患者会产生耐药,且所有药物对于癫痫的疾病形成过程并没有作用。因此,深入癫痫形成的新机制并开发有效干预策略及药物治疗靶点刻不容缓。神经血管耦合作为脑内稳态的一种基本特征,是由多种脑内神经元及其周围供氧血管所构成的组织单元,近年来逐渐被认为参与癫痫发病。但是,神经血管单元在癫痫发生中的长期动态变化并不清楚。在本研究中,我们采用海人藻酸诱导小鼠颞叶癫痫模型,利用高时空分辨率双光子成像技术,对神经血管单元中的神经元和血管同时成像。通过分析神经元的钙离子变化,毛细血管血流流速和皮层贯穿血管直径变化之间的相关性,探究颞叶癫痫发生不同时期的神经血管单元的功能耦合性变化。结果显示,与正常小鼠相比:1)在急性癫痫持续性发作时,神经元钙活动明显增加,伴随血流降低,血管直径变化呈现异质性,既有增加又有下降;神经元钙离子变化明显快于血流和血管直径变化,而且神经元之间在时序上变化的相关性明显高于神经元与血管间的相关性。2)在急性发作转为慢性癫痫过程中:单位时间内神经元自发的钙离子变化显著性上升且同步性增强,但血流和血管直径无显著性变化。在急性模型后21天后神经血管单元耦合性趋于稳定。给前足电刺激条件下,急性模型后0-21天,慢性癫痫的神经元钙离子之间的相关性对电刺激响应无明显变化,但是血流和血管直径变化起始时间明显变长。在21天后,神经元对电刺激的衰减期明显变短,但血流和血管直径变化恢复到正常状态。综上所述,本研究首次利用高分辨率的双光子成像长时程监测小鼠慢性癫痫形成的过程中,发现神经血管单元与正常生理状态下相比,随着癫痫发病的进程逐渐变为非线性耦合,提示神经血管单元功能异常可能参与颞叶癫痫的形成过程。这一发现加深了神经血管单元在微观尺度下参与颞叶癫痫形成过程中变化的认知,为临床颞叶癫痫的检测和治疗提供了新的思路。