海马区锥体神经元轴突高频电刺激对胞体的影响

目的深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)利用持续的电脉冲高频刺激(high-frequency stimulation,HFS)调控神经元的活动,可望用于治疗更多脑疾病。为了深入了解HFS的作用机制,促进DBS的发展,本文研究轴突HFS在引起轴突阻滞期间神经元胞体的改变。方法在麻醉大鼠海马CA1区的锥体神经元轴突上施加脉冲频率为100 Hz的1 min逆向高频刺激(antidromic high-frequency stimulation,A-HFS)。为了研究胞体的响应,利用线性垂直排列的多通道微电极阵列,记录刺激位点上游CA1区锥体神经元胞体附近各结构分层上的诱发电位,包括A-HFS脉冲诱发的逆向群峰电位(antidromic population spike,APS)以及A-HFS期间施加的顺向测试脉冲诱发的顺向群峰电位(orthodromic population spike,OPS),并计算诱发电位的电流源密度(current-source density,CSD),用于分析A-HFS期间锥体神经元胞体附近动作电位的生成和传导。结果锥体神经元轴突上的A-HFS会减小胞体对于逆向和顺向兴奋的传导速度。并且,这种胞体变化的发生和恢复都比A-HFS诱导的轴突阻滞要缓慢。结论轴突上的持续高频刺激可以引起胞体产生变化,这种变化可能是胞体附近细胞膜电位改变所致。此发现有助于深入揭示脑神经系统电刺激的作用机制。

应用线性硅电极阵列检测海马场电位和单细胞动作电位

近年来,硅材料微电极阵列发展迅速,μ为研究大脑神经细胞活动的时空特性提供了理想的手段.考察了线性硅材料微电极阵列在神经细胞电位检测中的稳定性,以及对于单细胞动作电位检测的有效性.实验结果表明,在麻醉大鼠海马CA1区场电位记录中,上下移动记录微电极200μm,对于正向和反向诱发电位的记录几乎没有影响,说明,线性微电极阵列对于神经细胞的损伤很小,检测性能稳定.电极阵列上处于细胞胞体层的测量点可以有效地记录到CA1神经细胞的动作电位发放,同一记录点上可以清楚地分辨出数个不同神经细胞的发放电位.实验结果显示了硅电极阵列操作简便、检测信号稳定和获取信息多等特点,对于开展微电极阵列应用研究的工作人员具有借鉴作用.

酸枣仁皂甙A镇静和抗惊厥作用试验

目的 :考察酸枣仁皂甙 A(Ju A)的中枢神经系统抑制作用。方法 :利用新型抖笼测试系统 ,考察 Ju A积累剂量和单次剂量用药对小鼠自主活动所产生的镇静作用 ,同时与安定的镇静作用进行比较 ;并观察小鼠腹腔注射Ju A后对戊四氮诱发惊厥的影响。结果 :Ju A积累剂量和单次剂量均可使小鼠的活动强度显著减少 ,静息时间显著增加 ,并且作用效果比较持久、平稳 ;但 Ju A对戊四氮诱发的惊厥无对抗作用。结论 :Ju A具有中枢神经系统镇静作用 。

一种闭环式神经电刺激系统的设计

为了在脑电信号波形的特定相位处施加电刺激,利用NI公司的通用数据采集卡和LabVIEW虚拟仪器环境,开发了一种闭环式电刺激系统。采集卡的A/D通道采样大鼠大脑海马区的场电位信号,LabVIEW程序分析幅值和周期特性,预测即将到来的场电位θ节律的波峰或者波谷,并在指定相位处经由采集卡的数字口或者D/A通道输出所需的刺激信号,以实现闭环式刺激。实验结果表明,θ节律波峰和波谷的预测正确率分别达到92%和86%。该电刺激系统的通用性和灵活性使其能够用于多种神经节律波相位以及其他信号特征的预测,为神经电生理研究和大脑疾病的电刺激治疗提供了一种新型闭环控制刺激方法。

不同麻醉深度下大鼠脑电复杂度和功率谱的变化过程

本研究计算和分析了大鼠在逐渐加深的Urethane麻醉过程中脑电信号的算法复杂度、近似熵、功率值和功率谱重心频率的变化特征。结果表明 :随着麻醉程度的加深 ,皮层脑电中同步波的两种复杂度值逐渐减小 ,同步波高频段功率也逐渐减少 ,使得功率谱重心频率向低频方向迁移 ;去同步波则在深度麻醉状态下不再出现 ,说明中脑网状结构的激励已消失。另外 ,脑电信号的算法复杂度和近似熵的计算结果有很好的一致性。

神经元锋电位信号滤波频率的选择

为了在记录和分析细胞外神经元单元动作电位(即锋电位)时能够正确选择滤波频率范围,分析了不同下限和上限截止频率时锋电位的波形失真、信噪比以及分类正确率的变化过程.锋电位信号是利用微电极阵列采集的大鼠海马区神经元信号.结果表明,下限截止频率小于100Hz且上限截止频率大于5 000Hz时,滤波造成的锋电位波形失真较小.对于锋电位的检出和分类这2种数据处理,它们的上限截止频率最佳范围一致,为3～5kHz.但是,对于下限截止频率,锋电位检出的最佳频率为500～600Hz,而锋电位分类的最佳频率却在200Hz左右,这是由于锋电位分类的正确率与信噪比和波形的失真都相关.

电刺激期间神经细胞单元锋电位的检测

大脑深部电刺激(DBS)已成功用于临床治疗帕金森等中枢神经系统疾病;但是DBS的作用机制尚无定论。为了考察电刺激期间神经细胞动作电位(即单元锋电位)发放的规律,本研究设计了一种插值法去除刺激伪迹和大幅值诱发波,并设定信号斜率的阈值来自动选定插值区的端点,尽可能缩短锋电位的不可测期(NP)。该算法用于大鼠海马CA1区正向和反向电刺激期间锋电位的分析,结果表明:它可以将紧随刺激的NP缩短约8 ms;而且与线性插值相比,样条插值对于锋电位检测的影响更小。此插值法能够有效地用于高频串刺激期间锋电位信号的检测,从而为深入研究DBS期间的神经元活动提供了一种简单实用的新方法。

微电极阵列大脑电信号检测技术的进展

微电极阵列记录技术提供了一种理想的神经电生理检测手段,可以同时获得大量神经细胞的电活动信息,对于深入研究大脑神经细胞及其网络的工作机制,开发新的神经修复技术具有重要的意义.近年来迅速发展的用于在体神经信号检测的微电极阵列主要有两种类型:Utah电极和Michigan电极.本文将介绍它们的制造工艺、结构、特点、应用进展,及其用于检测和分析神经细胞场电位和胞外动作电位的方法和原理;并且,分析和探讨微电极阵列在电极制造、信号记录和信号分析等方面亟待解决的一些问题和今后的发展方向,以促进我国在微电极阵列开发和应用领域的快速发展.

大鼠海马CA1区前馈抑制和反馈抑制的作用特性

目的研究前馈抑制和反馈抑制在控制大脑海马组织CA1锥体神经元动作电位发放中各自的作用强度随时间变化的特性。方法在大鼠海马CA1区的输入通路Schaffer侧支和输出通路alveus上分别植入正向和反向刺激电极。在锥体神经元胞体层记录正向和反向双刺激诱发的群峰电位,并利用双正向、先反后正以及先正后反的不同双刺激组合的响应,分析计算两种抑制的作用,在体分别考察它们的短时程作用过程。结果两种抑制的协同作用在第一个刺激后的50 ms内比较强,第二个刺激诱发的群峰电位的抑制超过50%,在10 ms以内则几乎完全被抑制。并且,在10~50 ms,随时间的缩短,反馈抑制作用的比例增大;但在3~7 ms时间段存在明显的反馈抑制减弱时期。结论反馈抑制作用期与动作电位不应期之间并不能衔接,是快速有力的前馈抑制作用补充了反馈抑制与不应期之间的抑制减弱期。

多分辨率小波信号分解用于大鼠睡眠纺锤波的分析

本研究首先设计了慢波睡眠期脑电信号的合成仿真信号 ,对小波基函数进行了选择 ,结果证明Coiflet 5阶小波变换对大鼠慢波睡眠期EEG信号具有较好的分解结果。据此 ,应用多分辨率小波分析法设计了提取睡眠纺锤波的算法 ,并利用该算法对安定用药后和睡眠剥夺后大鼠慢波睡眠期纺锤波的持续时间和能量变化进行了分析 ,结果表明 :安定具有延长慢波睡眠期纺锤波持续时间的作用 ,而睡眠剥夺可以增加慢波睡眠期纺锤波的能量。这些结果说明 ,小波分析算法可以提供功率谱分析无法表现的时频信息。

采样参数变化对脑电信号复杂度分析的影响

计算和分析了脑电的算法复杂度和近似熵随着信号的数据点数、采样频率和时间的变化过程。结果说明 :采样频率一定时 ,数据点数较大时计算所得的两种复杂度值较稳定 ;时间或数据点数一定时 ,可以采用较低的采样频率 ,便于各类信号之间的区分 。

大鼠皮层脑电和海马电位的复杂度和功率谱分析

目的分析大鼠皮层脑电和海马电位在觉醒和睡眠各期的复杂度和功率谱特性 ,以及两种电信号的复杂度值与功率谱分布之间的关系。方法通过慢性埋植电极采集自由活动大鼠皮层脑电和海马电位 ,计算其算法复杂度Kc值、近似熵ApEn值 ,以及功率谱和功率谱重心频率。 结果海马电位在任何时期的复杂度值都显著高于皮层电位 ;皮层电位的复杂度值在非快动眼 (NREM )睡眠期最小 ,海马电位的复杂度值在清醒期最大 ,两电位的总功率在NREM睡眠期最大。结论两种复杂度值Kc和ApEn与脑电功率谱的频率分布具有密切关系 ,功率谱中具有明显的高峰时 ,信号复杂度降低。复杂度指标可以区分大鼠皮层和海马电位之间的差别 。

大鼠海马神经元群体对于高频电刺激的响应

脑深部电刺激(DBS)在帕金森和癫痫等疾病治疗中的应用不断发展,但DBS对于神经元的作用机制尚无定论。为了研究DBS对于大脑神经网络的作用,在麻醉大鼠海马CA1区的输入和输出轴突纤维上,分别施加正向和反向高频电刺激(HFS),考察CA1区锥体神经元的同步动作电位(即群峰电位)发放情况。结果表明,50 Hz的正向HFS可以诱发持续发放的群峰电位,而100和200 Hz的正向HFS诱发的群峰电位却要少得多。在不同频率的反向HFS中,每个刺激脉冲均诱发群峰电位,但它们的幅值逐渐减小;而且,刺激频率越高,幅值减小得越快。可见,作用于轴突的HFS对于上游和下游神经元群体都具有兴奋作用,但频率越高,兴奋作用越小。这些结果,对于深入了解DBS的作用机制以及安全有效地推广其临床应用都具有重要的意义。

应用小波熵分析大鼠脑电信号的动态变化特性

应用小波熵(一种新的信号复杂度测量方法)分析大鼠在不同生理状态下脑电复杂度的动态时变特性。采用慢性埋植电极记录自由活动大鼠的皮层EEG,使用多分辨率小波变换将EEG信号分解为啄、兹、琢和茁四个分量,求得随时间变化的小波熵。结果表明:在清醒、慢波睡眠和快动眼睡眠三种生理状态下,EEG的小波熵之间存在显著差别,并且在不同时期其值与各个分解分量之间具有不同的关系,其中,慢波睡眠期小波熵还具有较明显的变化节律,反映了EEG微状态中慢波和纺锤波的互补性。由此可见,小波熵既能区别长时间段EEG复杂度之间的差别,又能反映EEG微状态的快速变化特性。

深部脑刺激作用机制的研究进展

深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)已在临床上广泛用于治疗帕金森病等疾病引起的运动障碍,它在难治性癫痫、顽固性强迫症等其他脑中枢神经系统疾病的治疗上也展现出良好的应用前景.经过30多年的临床应用、动物实验和计算模型仿真等多方面的研究,DBS的机制也逐渐明朗.虽然尚无定论,但已取得许多重要进展.本文从电生理角度分析和总结了有关DBS机制的发展历程.从早期的抑制论和兴奋论到目前主导的调控论;从关注刺激位点的神经元活动,到发现神经元胞体与轴突活动的去耦合,再到高频刺激诱导的间歇性轴突阻滞,以及由此轴突活动可能导致的投射区神经元群体的去同步活动.这一系列研究进展表明DBS具有复杂的神经网络调控机制.了解DBS的作用机制对于提高其疗效、开发新刺激模式以及扩大临床应用的范围都具有重要意义.

抖笼法药理实验数据采集和定量分析

建立多通道数据采集系统 ,记录和定量分析小鼠抖笼药理实验的数据 .在分析了抖笼法定量指标的物理意义后 ,以抖笼记录曲线振幅之和作为基础指标 ,并采用基于小时间扫描窗的算法 ,计算小鼠总活动强度、大活动时间和静息时间等定量指标 .实验结果证明 ,所提出的定量分析指标和方法可以较全面地反映抖笼试验的结果 。

生化分析仪的软件设计

介绍一种小型全自动生化分析仪软件系统，分析了其结构、功能、用户界面的设计，和数据存储、管理、使用的方法，并详细介绍了系统汉化方法和随机帮助信息显示的实现。

实现对数和模数转换的一种电路

对数／模数转换电路把模拟信号对数转换电路和Ａ／Ｄ模数转换电路合二为一，具有电路简单，转换速度快，动态范围大，精度高，成本低等特点。

不同行为状态下大鼠脑电时频变化特性的直方图分析

结合应用多分辨率小波分解方法和直方图参数统计方法 ,分析大鼠脑电信号 (Electroencephalogram,EEG)在不同行为状态下的非稳态时频动态变化特性。利用埋植电极记录自由活动大鼠在清醒期、慢波睡眠期和快动眼睡眠期的皮层 EEG,应用小波变换将 EEG分解成 δ、θ、α和 β四个分量 ,求各分量功率对数值直方图和功率百分比值直方图的均值、方差、偏斜度和峭度。结果表明 :EEG功率对数值的分布比较接近正态分布 ,而多数功率百分比值的分布与正态分布差别显著。单因素方差分析结果显示这些直方图统计参数在不同行为状态之间和不同分解分量之间具有显著差别。 EEG在不同时期的某些特征波 (例如 :慢波睡眠期的 δ波、清醒期和快动眼睡眠期的 θ波等 )使功率对数值分布具有较大的偏斜度值和峭度值。由此可见 。

SH-C1型全自动生化分析仪的研制

ＳＨＣ１型全自动生化分析仪的研制封洲燕沈公羽袁清育１）王载稆１）许少寅１）莫利明２）（浙江大学生物科学与技术系，杭州３１００２７）临床生化分析仪属现代精密医学检测仪器，主要用于测定人体液中的各种生化指标，至今为止，我国的生化分析仪研究和制造主要限于...