工频电磁场长期作用影响工作记忆中局部场电位因果网络连接特征

电磁场(EMF)作用对神经系统功能的影响,现已成为电磁生物效应领域广泛关注的问题。本文旨在从神经信息网络连接角度探究工频EMF长期作用对大脑认知功能的影响及其机制。本文将斯普拉格·道利(SD)大鼠随机分为3组,其中模型Ⅰ组将SD大鼠置于2 mT工频EMF中作用24 d;模型Ⅱ组将SD大鼠置于2 mT工频EMF中作用48 d;对照组SD大鼠未经工频EMF作用。随后,采集不同组别SD大鼠执行工作记忆(WM)任务过程中前额皮层(PFC)16通道的局部场电位信号(LFPs),并基于定向传递函数(DTF)构建LFPs因果连接网络,最终通过对比各组SD大鼠在WM过程中LFPs信号因果网络特征参数及行为学表现的异同,探讨工频EMF长期作用对WM的影响。本文研究结果显示,模型Ⅱ组大鼠执行WM任务达到正确率80%以上所需时间及次数明显多于对照组。WM任务中,模型Ⅰ、Ⅱ组因果网络连接强度及全局效率值均明显低于对照组;且模型Ⅱ组中因果网络连接密度值明显低于模型Ⅰ组及对照组。结果表明,经2 mT工频EMF的长期作用,PFC的LFPs信号间因果网络连接强度及全局效率降低,并影响SD大鼠的行为学表现。本文的研究结果从神经网络信息传递的角度揭示了工频EMF作用影响大脑认知功能的可能机制,可为进一步研究其作用机制提供重要的支持。

经颅磁声电刺激下大鼠工作记忆中前额叶皮层因果连接网络特性分析

经颅磁声电刺激(TMAES)是一种新型非侵入式的脑神经调控技术,利用静磁场和超声波耦合在脑组织中产生刺激电流以调节特定脑区的神经放电活动。本研究旨在从神经节律振荡与信息传递的角度,探究经颅磁声电刺激对大脑工作记忆功能的影响。将24只斯普拉格·道利(SD)大鼠随机分为对照组、超声组和磁声组,磁声组接受0.10 T、7.98 W/cm^(2)的刺激,超声组接受相同强度的超声刺激,对照组不接受刺激;采集T迷宫工作记忆实验中大鼠前额叶皮层的局部场电位(LFPs)信号,对比不同组别θ(4~8 Hz)和γ(30~80 Hz)频段LFPs信号的时频分布,并基于图论进一步分析前额叶皮层的因果连接网络特性。结果显示,磁声组大鼠在行为选择过程中θ和γ频段LFPs信号的能量值大于超声组与对照组(P<0.05);磁声组信号间平均因果连接强度高于超声组和对照组(P<0.05);磁声组大鼠工作记忆任务中θ频段因果连接网络的全局效率(E_(glob))和聚类系数(C)比超声组和对照组显著升高(磁声组:E_(glob)=0.134±0.033,C=0.837±0.071;超声组:E_(glob)=0.099±0.032,C=0.713±0.111;对照组:E_(glob)=0.068±0.022,C=0.554±0.118,P<0.05);磁声组γ频段因果连接网络的全局效率、聚类系数比超声组和对照组显著升高(磁声组:E_(glob)=0.116±0.031,C=0.789±0.106;超声组:E_(glob)=0.087±0.018,C=0.641±0.135;对照组:E_(glob)=0.066±0.012,C=0.480±0.091,P<0.05)。研究表明,TMAES增强了θ和γ节律神经放电活动,促进大鼠行为选择期间神经元集群之间的信息交互,提高工作记忆相关信息的传递效率,为进一步揭示经颅磁声电刺激调控大脑记忆功能的深层作用机制提供支持。