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大鼠皮质脊髓束神经电信号的记录与分析方法研究
目的:探索皮质脊髓束(CST)电生理信号的采集记录方法,分析描述电信号的特征,从而为通过植入式微电极阵列进行信号采集的记录方法建立一定的实验基础,为将来进一步研究脊髓损伤修复与功能重建提供有价值的神经电生理基础资料.方法:使用神经信号采集处理系统(Cerebus System),在SD大鼠的脊髓T8节段处的皮质脊髓束内通过插入微电极,记录大鼠皮质脊髓束神经电信号.利用神经信号分析软件Offline Sorter、Neuroexplorer对已存储的信号文件进行波形特点的描述,包括波长、波幅、放电频率、同一电极上记录到的不同放电单元之间的同步性、两根电极上记录到的不同放电单元之间的同步性、放电信号高峰间期(ISI)分析等.结果:长时间稳定记录到连续的皮质脊髓束自发放电信号,一般在同一电极上记录到3～4个来自不同放电单位(细胞)的放电信号.皮质脊髓束自发放电信号的波形呈双向型,波宽为0.6～1.3 ms,波幅为百μⅤ级.在多次实验状态下均能达到很高的信噪比,信号采集效果理想.经快蓝(LFB)染色确认记录电极尖端位于皮质脊髓束内.结论:本实验采用Cere-bus神经信号采集处理系统,利用记录电极可在大鼠的皮质脊髓束内较长时间稳定地记录到较为稳定的微伏级神经电信号,并可进行有意义的神经电信号特征分析,为进一步研究脊髓损伤修复与功能重建提供了有价值的神经电生理基础资料.
关键词： 皮质脊髓束 神经信号采集处理系统 神经电信号 信号分析 -
超极化激活环核苷酸门控的超极化阳离子通道在神经系统中的分布与功能
对超极化激活环核苷酸门控的超极化阳离子通道(hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated cation channel,HCN) 的研究起源于Ih 的发现,1976 年Noma首次报道在家兔心脏窦房结组织记录到一种超极化激活的内向电流, 称为If[1].随后在感光细胞和海马CA1 区的锥体细胞也记录到这种超极化激活的内向电流, 称为Iq[2].在神经系统, 这种超极化激活电流称为Ih.If电流广泛参与机体的多种生理功能如心跳、呼吸、睡眠和神经递质的分泌与释放, 是维持一系列电生理特性的关键因素, 包括心脏和神经元的起搏活性, 调控某些可兴奋细胞静息电位水平, 神经电信号的传入和延搁及信号在神经元树突中的整合反应[3-4].随着HCN 的成功克隆, 从90 年代末开始, 对HCN 分子结构、特征、分布和功能进入了全面的研究,本文仅就HCN通道在神经系统中的分布与功能进行综述.
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麻醉复苏过程中大鼠皮质脊髓束神经电信号放电频率、波幅、峰间期的变化分析
目的 分析麻醉复苏过程中大鼠皮质脊髓束(CST)神经电信号放电频率、波幅、峰间期(ISI)的变化,为临床脊髓损伤(SCI)的修复与功能重建提供参考.方法 选取成年雄性清洁级SD大鼠20只,称重后腹腔注射戊巴比妥钠麻醉,于麻醉复苏期大鼠脊髓植入微电子芯片,采用RM6280C多道生理信号采集处理系统记录与分析麻醉后1 h(麻醉期)和麻醉后2h、麻醉后3h(复苏期)的信噪比(SNR)、神经电信号的放电频率、波幅、ISI.结果 (1)放电频率:大鼠麻醉后1h时的放电频率呈阵发性发放,高为100s时(15.65±2.17)次/s;麻醉后2h和麻醉后3h的放电频率呈弥散性发放;各时间点不同放电单位时的放电频率差异有统计学意义(P均＜0.05),其中麻醉后3h的放电频率均高于麻醉后2h且低于麻醉后1h,差异具有统计学意义(P均＜0.05).(2)放电波幅:不同时间点的放电波幅差异有统计学意义(P＜0.01),其中麻醉后3h的放电波幅[(194.27 ±20.19)μV]低于麻醉后2 h[(254.65±25.23) μV]和麻醉后1 h[(623.38±156.59) μV],差异具有统计学意义(p均＜0.05).(3) ISI值:麻醉后1h时的ISI值高为0.02 s时的(70.46±20.62)ms;麻醉后2h和麻醉后3h的ISI值较分散;各时间点在不同放电单位时的ISI值差异有统计学意义(P＜0.05,P＜0.01),其中麻醉后3h的ISI值均高于麻醉后2h,均低于麻醉后1h,差异具有统计学意义(P均＜0.05).结论 麻醉复苏期大鼠的CST神经电信号放电频率、波幅、ISI与麻醉期比较均有显著变化.微电子芯片电信号记录对SCI修复和功能重构具有一定临床指导价值.
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神经电信号中眼轮匝肌功能状态的识别
目的:提取能反映眼轮匝肌功能活动的狗面神经颧支的神经电信号(ENG),通过对ENG信号的分析,识别出眼轮匝肌的功能状态.方法:利用植入到狗面神经颧支周围的Cuff电极提取有闭眼动作发生期间的神经电信号,采用幅度阈值法,通过对ENG信号的分析,识别出闭眼动作发生时眼轮匝肌的收缩动作.结果: 研究中我们提取到了能反映闭眼动作发生的ENG信号,并且通过对信号的分析,识别出了眼轮匝肌收缩动作的发生.结论:可以通过对眼轮匝肌支配神经上ENG信号的分析,监控眼轮匝肌的功能状态.
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Cuff电极长期植入性能初步研究
目的:研究Cuff电极长期植入性能.方法:在狗面神经颧支周围植入Cuff电极,通过这个植入电极,分别在14天、6月后提取自然发生的神经电信号,比较分析其信号的差异性;通过组织形态学的方法,在Cuff电极植入后6个月观察分析周围有电极植入的神经段落的组织形态学变化,以分析植入电极对神经的影响.结果:通过植入的Cuff电极,在电极植入后14天、6月均能提取出能反映眨眼动作发生的神经信号,所提取到的自然睁眼状态下的神经信号在幅值(RMS)和频率(MPF)方面没有明显的变化.长期植入Cuff电极的神经,未发现有明显的损伤性形态改变.结论:Cuff电极适合作为长期植入体使用,可以提取到稳定的神经电信号,对于所附着神经不会产生明显的损伤,提示这种植入电极的应用具有可逆性.
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麻醉复苏期大鼠皮质脊髓束神经电信号特征差异实验研究
目的 观察麻醉复苏过程中大鼠皮质脊髓束(CST)神经电信号放电频率、波幅、峰间期(ISI)等的变化,描述并分析麻醉复苏期大鼠CST神经电信号的特征差异. 方法 在复合麻醉剂Chlorpent麻醉后SD大鼠的脊髓T8节段处的CST内插入微电极,分别在麻醉后1h、2h、3h应用神经信号采集处理系统Cerebus记录大鼠CST神经电信号,利用神经信号分析软件Neuro Explorer及Off-line Sorter分析并比较CST神经电信号放电频率、波幅、ISI的变化. 结果 与麻醉后1 h(麻醉状态)比较,麻醉后2h、3 h(复苏状态)大鼠的CST自发放电频率显著增加,波幅明显减小[(640.13±126.01)μV vs(200.44±19.53)μV、(144.49±22.52)μV],差异有统计学意义(P＜0.05).ISI值从较为集中变化为较为分散. 结论 麻醉复苏过程中大鼠的CST自发放电在放电频率、波幅、ISI等神经电信号的特征方面存在明显差异.
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从神经电信号中分析眼轮匝肌功能状态的动物实验研究
目的 通过对支配眼轮匝肌的神经上的神经电信号(ENG)的分析,监控眼轮匝肌的功能状态.方法 通过植入狗面神经颧支周围的cuff电极,在体记录神经电信号.分析眼轮匝肌处于舒张状态与收缩状态时ENG的差异性,以找出监控眼轮匝肌功能状态的方法.结果 研究中我们提取到了能反映眨眼动作发生的ENG,经时、频域分析显示,眼轮匝肌处于舒张状态时,无论这种舒张状态是处于自然睁眼期间,还是处于眨眼动作的间期,其支配神经上的神经信号是一致的;而当眼轮匝肌处于收缩状态时,其神经信号幅值和频率都明显不同于舒张状态.结论 可以通过对ENG的分析来监测眼轮匝肌的功能状态.
