时间相干电场的外周神经无损刺激

外周神经电刺激可用于运动康复和慢性神经痛治疗,但目前具有空间选择性的无损刺激仍是一个有待解决的问题。提出一种基于时间相干(TI)电场的外周神经选择性无损电刺激方法,对大鼠坐骨神经进行实验,在其大腿腹侧与背侧皮肤上以平行于神经的方向布置刺激电极,通过相干电场扫描,将TI刺激峰值定位到神经上进行选择性刺激。结果表明,该方法可以在预先不知道神经确切位置的情况下通过扫描得出将刺激电场作用到神经的最佳电参数,从而实现对神经的选择性无损刺激,而且在刺激作用点不变的前提下实现刺激强度的控制。在此基础上研究TI电场对大鼠坐骨神经的刺激阈值IT,测量固定频差Δf=0.5 Hz(n=12),改变频率f=1~6 k Hz与固定f=5 k Hz(n=11),改变频差Δf=0.5~10 Hz下的I_T,并将其和等幅k Hz电场(n=7)的I_T进行比较。结果表明,等幅k Hz电场的I_T显著高于TI电场(P<0.05),而且不同频率f下的I_T也有显著性差异(P<0.05),而不同频差Δf下的I_T却没有显著性差异(P>0.05),说明TI电流对大鼠坐骨神经的I_T受f影响而不受Δf影响,且刺激阈值IT与频率f成正比关系。

基于无损脑刺激的情绪调节干预

既往研究积累了无损脑刺激(non-invasive brain stimulation,NIBS)技术干预情绪调节以改善负性情绪的大量证据。总结NIBS的情绪调节干预效果和适用范围对于丰富情绪调节理论、促进转化研究有重要意义。通过综述文献可发现NIBS能有效影响相关脑区(例如前额叶)的活动,从而干预外显与内隐情绪调节过程;通过改善情绪调节功能,NIBS具有改善精神障碍症状的潜在可能性。此领域尚需解决的问题如下:首先,研究间异质性太强导致结果不一;其次,情绪调节干预过程的脑神经环路机制仍不明确,情绪调节的衡量指标单一。此外,以往NIBS方案存在定位精度不高、单时段效果微弱、现有方案难以满足新需要,以及具有一定的副作用等问题。据此,未来有必要全面定量总结现有文献,结合神经导航技术确定最优靶点,考察干预状态下外显/内隐情绪调节的脑神经环路改变,并从主观体验−生理指标−神经特征多层面评估NIBS干预效果。未来还可采用多靶点NIBS方案,或结合超扫描、神经反馈等技术以提高研究效度,为相关的转化研究和临床提供启示。

大鼠坐骨神经时间相干电场刺激建模与仿真

外周神经无损电刺激在康复医学和神经痛治疗领域有十分重要的应用。为实现无损外周神经刺激,研究了时间相干(TI)电场在大鼠下肢导电模型中的3D分布。利用多物理场仿真软件COMSOL进行有限元分析,按照适合外周神经TI刺激的电极布置方法,首先计算并分析TI电场包络调制幅度(EMA)的3D分布,随后对EMA峰值位置和电流比的关系进行拟合,并且对比了电极面积和电极间距对刺激效果的影响;最后,用同尺寸的导电体模进行实验,验证了仿真结果。实验结果表明,在刺激电极对连线上具有明显的EMA峰值,其位置相对电极对连线中间位置的偏移量xd与两刺激电流比n呈指数函数关系,当电极面积取3.14mm^2和电极间距取8mm时,xd=3.54e^0.04n-5.12e^-0.34n(mm)。此外,电极间距对EMA峰值及EMA峰值位置受电流比控制的灵敏度有显著影响。在适当的电极布置下TI方法可以在大鼠下肢建立起EMA峰值,该峰值可以受控移动到坐骨神经部位,从而对其产生选择性刺激。