太赫兹辐射调控神经元突触传递的动力学特征提取方法

突触后电位是神经元传递信息的重要载体,该信号的动力学分析是神经科学研究中的常用方法。但目前传统的分析方法中多采用手工提取动力学特征值,分析数据量有限。针对此缺陷,本文提出了一种神经元突触传递的动力学特征提取方法。在该方法中,采用低通滤波器提取有效数据,降低了数据计算量和复杂性;采用中值滤波算法去除了信号中随机噪声、刺激伪迹,并校正基线漂移,利用曲线拟合提取了突触后电位信号波形斜率特征值,实现突触后电位信号变化趋势的可视化。该特征提取方法的平均绝对百分比误差一般在5%左右,幅度特征值的平均绝对百分比误差一般在3%左右。同时取95%的置信区间,降低波形的测量误差,使得有效数据正检率指标高达98%。结果表明该特征提取方法可提取信号中的有效数据,并能保证特征值提取的精度,减小了人工提取存在的误差。通过神经元响应数据,验证了该方法的可行性,提出了太赫兹调控神经元突触传递的猜想。

宽带微量太赫兹辐射促进神经元生长发育

太赫兹波位于氢键和范德瓦耳斯力作用能级范围内,可以直接与蛋白质耦合激发蛋白质的非线性共振效应,从而影响蛋白质的构象、神经元的结构和功能.基于此机制,体外培养SD大鼠原代皮层神经元,利用宽带微量太赫兹(0.3—3.0 THz,最大辐射功率100μW)短时间累计辐射(3 min/d,共3 d)皮层神经元;记录皮层神经元的动态发育参数(胞体面积和突起总长度);并分析辐射结束后神经元受体相关蛋白(GluA1和GluN1)、突触素(SY-38)和突触后致密蛋白-95(PSD-95)的表达变化.太赫兹辐射1 d后,神经元胞体面积增长值提高了144.9%(P<0.05);太赫兹辐射的2 d和3 d后,神经元突起总长度增长值分别提高了65.1%(P<0.05)和109.4%(P<0.05);太赫兹辐射3 d后,GluA1和SY-38蛋白表达分别提高了38.1%(P<0.05)和19.2%(P<0.05).结果表明,宽带微量太赫兹短时累计辐射可以促进皮层神经元胞体和突起的生长,并且对神经元突起的促进作用存在累计效应;太赫兹辐射对神经元生长发育的促进作用可能与GluA1和SY-38蛋白表达相关.这些结果预示着特定频率和能量的太赫兹波可以发展为一种治疗或干预神经发育障碍等疾病的新型神经调控技术.