受损背根节神经元自发放电节律的整数倍模式及其动力学变化

本文记录了大鼠损伤背根节神经元的自发放电活动。采用背根节慢性压迫动物模型,记录慢性压迫手术后３－１０ｄ背根节的自发放电。在记录的１５６根纤维中,观察到１７根（占１１Ａ％）出现的动作电位峰峰间期以某一基础间期的整数倍模式出现的整数倍时间节律形式,其回归映射图为晶格状点阵结构,并且该时间形式受细胞膜上钠,钾通道的调控。     

藜芦碱引起神经元放电峰峰间期慢波振荡

为了研究Na通道失活门与受损背根节神经元放电型式的关系,在大鼠背根节慢性压迫模型上记录单纤维自发放电,观察与分析了Na通道失活门抑制剂藜芦碱（veratridine）引起峰峰间期慢波振荡的型式的特征。结果表明：在阻断Na通道失活门之后,受损背根节神经元产生的慢波振荡具有变化幅度大和振荡时程长的特征,可分成Ⅴ,倒П,整数倍,弥散和复合等5种基本形式。     

神经元的确定性与随机性整数倍放电

在大鼠损伤背根节神经元的自发放电中发现了整数倍放电, 为了阐明这种放电所产生的原因, 首先研究神经元模型中确定性混沌所引起的整数倍放电与噪声所诱发的整数倍放电的峰峰间期（ＩＳＩ） 序列,通过分析得到前者的ＩＳＩ序列是非线性可预报的,具有确定的非线性特性,但由噪声所诱发的整数倍放电的ＩＳＩ序列是不可预报的, 这表明这两种机制所产生的整数倍放电具有不同的特点,存在着定性的差别,并且混沌运动所产生的整数倍放电是由混沌中各阶不稳定周期轨道决定的。从这种差别出发,分析了实验中整数倍放电的ＩＳＩ 序列,得到该ＩＳＩ 序列是可非线性预报的,这表明大鼠损伤背根节神经元自发放电中的整数倍放电更可能是由确定性机制所产生的     

神经自发整数倍峰放电节律的随机性和确定性模式的比较

为进一步区分神经自发整数倍峰放电节律的随机性和确定性模式的动力学性质,详细研究了实验神经起步点、随机理论模型(Chay模型)和确定性理论模型(Wang模型)产生的3种整数倍峰放电节律及其变化规律。结果发现,实验和随机模型经随机自共振产生的整数倍峰放电节律具有相同的统计性质(峰峰间期越大,出现的频度越低,约呈指数递减)和变化规律,与确定性Wang模型产生的整数倍节律明显不同。这提示,呈指数衰减分布的整数倍峰放电节律是经随机自共振产生的,是确定性因素和随机因素共同作用的结果。     

神经元的稳定性与随机性整数倍放电

在大鼠损伤背根节神经元的自发放电中发现了整数倍放电,为了阐明这种放电所产生的原因,首先研究神经元模型中确定性混沌所引起的整数倍放电与噪声所诱发的整数放电的峰峰间期序列,通过分析得到前者的ＩＳＩ序列是非线性可预报的,具有确定的非线性特性,但由噪声所诱发的整数倍放电的ＩＳＩ序列是不可预报的,这表明这两种机制所产生的整数倍放电具有不同的特点,存在着定笥的差别,并且混沌运动所产生的整数倍放电是由混沌中各种     

实验性神经起步点产生的整数倍簇放电节律

随机Hindmarsh-Rose模型中产生簇（bursting)放电节律是神经放电中存在随机自共振的一个重要理论证据,但是,该簇放电节律在实验中一直没有被发现。在实验性神经起步点细胞外[Ca^2 ]([Ca^2 ]o)低于周期1节律的[Ca^2 ]o时,发现了一种簇放电节律。其簇簇间期（inter-burst intervals,IBIs)呈现出与随机自共振引起的整数倍峰放电（interger multiple spiking)节律的峰峰间期类似的整数倍特征。随机Hindmarsh-Rose模型中产生的簇（bursting)放电节律也表现出类似的特征。结果验证了随机自共振簇放电的存在性,揭示该簇放电节律的统计特征。此外,该簇放电节律的参数区间以及其与整数倍峰放电节律的区别被揭示,簇放电节律的[Ca^2 ]o低于峰放电律的[Ca^2 ]o。     

哇巴因作用下窦房结放电节律的非线性特征

运用近似熵及非稳定周期轨道方法,观察哇巴因(ouabain)对大鼠窦房结放电节律的影响,研究窦房结放电节律的非线性动力学特征。 结果显示:应用5 μmol/L ouabain 引起窦房结放电先出现不规则节律后,放电频率增加又转化为规则放电节律,窦房结放电间期由(394±16)ms缩短到(295±13)ms;随后放电节律再次转为不规则,最后窦房结放电间期又转为不规则。窦房结放电间期的近似熵值也随ouabain引起放电节律的不规则程度而增大;应用30μmol/L ouabain时有周期2、3及严重不规则节律的出现,并在严重不规则节律中检测到不稳定周期1、2及3轨道;用40 μmol/L ouabain后则可引起窦性停搏。结果表明ouabain可使窦房结放电序列出现多种节律,其中不规则放电节律含有确定性机制。     

藜芦碱和乌头碱在受损背根节神经元诱发不同的放电模式

为了研究钠通道失活门阻断后受损背根节神经元放电模式的变化特征,在大鼠背根节慢性压迫模型上采用单纤维技术记录A类神经元的自发放电。藜芦碱和乌头碱是钠通道失活门的抑制剂,但二者作用于不同的位点,前者结合于D2-S6,后者结合于D3-S6。我们比较了这两种试剂引发的放电模式。结果发现,在同一神经元,藜芦碱(1．5～5．0μmol／L)可以引起放电峰峰间期的慢波振荡,即峰峰间期由大逐渐减小,然后又逐渐增大,形成重复的振荡波形,每个振荡持续约数十秒至数分钟：而乌头碱(10～200μmol／L)则引起强直性放电,即峰峰间期逐渐减小,然后维持在一个稳定的水平。这两种不同的放电模式不因背景放电或试剂浓度的不同而发生明显的改变。实验结果表明,藜芦碱和乌头碱在受损的背根节神经元可以引发不同的放电模式,这可能与它们结合于钠通道上不同位点的抑制作用有关。     

实验性神经起步点自发放电的分叉和整数倍节律

在实验性神经起步点发现了放电峰峰间期序列随细胞外[Ca^2 ]变化产生的加周期分叉和整数倍节律。并用确定性Chay模型和随机Chay模型进行数值模拟。从模拟实验结果的角度看,加周期分叉过程遵从Chay模型决定的确定性机制,随机因素对其有影响但影响较小;而在相应的参数区间,整数倍节律则是在随机因素驱动下产生,是随机共振现象,是由确定性机制和随机因素共同作用的结果。这表明,实验性神经起步点放电节律的分叉和随机共振现象的出现是必然的,受确定性机制和随机因素共同影响。但在不同参数区间,随机因素对神经放电节律的作用不同。     

心肌细胞团搏动的整数倍节律的实验观察

实验报道了心肌细胞团自发性同步化搏动的一类新节律——整数倍节律。这种稳定的节律模式由两种相关的搏动形式的随机交替出现形成,这两种搏动形式中任何一种的出现间期具有整数倍特征。在静息状态和周期1搏动间的随机交替形成0-1整数倍节律,在周期1搏动和周期2搏动之间的随机交替形成l-2整数倍节律。0-1整数倍是居于静息状态和周期1节律之间的节律模式,1-2整数倍是居于周期1节律和周期2节律之间的节律模式,实验所见的节律转迁过程清楚地展示了静息状态、0-1整数倍节律、周期1节律、1-2整数倍节律、周期2节律等顺序地构成的一种“节律谱系”。“节律谱系”的观念可以为认识正常和异常心律的关系和其间的转迁机制提供深刻的理论启示。     

回苏灵引起家兔膈神经和胫神经痉挛性放电的机制分析

本工作在28例局部麻醉、肌肉麻痹的家兔上进行。实验观察到静脉注射大剂量回苏灵(1.5mg/ kg)后,在胫神经、膈神经及脑干孤束核(NTS)区与网状结构等部位均可记录到痉挛性放电。其中胫神经上先出现紧张性高频放电,后转为阵挛性排放,一般在50—100min 后恢复。膈神经也可出现类似放电,但其排放节律比胫神经快,两者不完全同步;在恢复期,吸气放电与痉挛性排放可交替出现。高位离断脊髓后,胫、膈神经的痉挛性放电即消失。NTS 区的吸气相关单位所出现的痉挛性排放,其频率与膈神经的不完全同步;但在脑干网状结构可找到与胫神经、膈神经痉挛性排放基本同步的放电单位,且孤立脑干,仍可见该单位的痉挛性放电。以上结果提示,回苏灵痉挛性放电的发源部位主要在脑干网状结构。切断脊髓背束及外侧束的大部,保留网状脊髓束和脊髓网状束,不影响胫,膈神经的痉挛性放电;脊髓半横切后,同侧胫、膈神经的痉挛性放电则消失。     

大鼠下丘脑室旁核神经元对电刺激迷走神经的反应

用玻璃微电极记录了93只大鼠的1059个PVH单位的电活动,观察了电刺激颈部迷走神经对PVH单位自发放电的效应和所引起的PVH单位的诱发反应。电刺激迷走神经分别使46个及10个PVH单位呈诱发兴奋和抑制反应。给予迷走神经以不同强度的刺激时,发现PVH神经元对激活A和C两类纤维的强刺激反应,而对仅激活A类纤维的弱刺激则不反应。PVH单位对电刺激坐骨神经或迷走神经的反应有以下几种:对迷走神经和坐骨神经刺激均作出兴奋或抑制反应;仅对迷走刺激作出兴奋或兴奋-抑制反应,而对坐骨神经刺激不反应;对坐骨神经刺激作出兴奋反应,而对迷走神经刺激不反应。讨论了迷走神经到室旁核的中枢传导特点以及内脏传入和躯体传入信息在PVH单位会聚的可能意义。     

侧脑室注射心房钠尿肽对大鼠室旁核单位放电的影响

本实验利用微电极技术在大鼠下丘脑共记录到118个自发放电单位,其中84个位于室旁核(PVN)内,34个位于 PVN 邻近部位。侧脑室注入心房钠尿肽(ANP)后,受其影响的 PVN神经元和 PVN 邻近部位神经元,分别有91%(P<0.005)和71%(P>0.05)表现为自发放电频率减少;侧脑室注入高渗 NaCl 溶液则分别使64.7%(P<0.005)和61.1%(P>0.05)的神经元自发放电频率增加。结果表明,侧脑室注入 ANP 对 PVN 神经元自发放电活动具有明显的抑制作用。     

电刺激兔尾核对丘脑束旁核神经元痛放电的影响

实验在75只家兔上进行。以玻璃微电极记录丘脑束旁核痛放电,以电脉冲(5次/s、0.2ms、8—10V)通过双极同心电极刺激尾核头部,结果表明刺激尾核对束旁核痛放电既产生抑制效应(34/38),也产生易化效应(4/38)。抑制有两种表现方式:1.改变诱发放电的型式,2.跟随着单个刺激脉冲出现对痛放电的短暂压抑。静脉注射纳洛酮或阿托品可以阻断尾核刺激所引起的第一种抑制效应,提示尾核内阿片肽能系统和胆碱能系统活动参与对束旁核痛觉信号活动的调制。本文也观察到尾核刺激可诱发束旁核神经元出现每分钟约6次的周期性锋形电位串。     

电刺激大鼠延髓头端腹外侧区对交感节前神经元单位放电的影响

本实验用氨基甲酸乙酯麻醉和箭毒化的雄性大鼠,细胞外记录脊髓胸2节段的交感节前神经元(SPN)单位放电,电刺激同侧颈交感干,逆向激活 SPN,以确定所记录的神经元为交感节前神经元。共分析了80个 SPN 单位放电,其中有自发活动和无自发活动的单位各40个。SPN 轴突传导速度为0.59—3.75m/s。实验观察到电刺激同侧延髓头端腹外侧区(Rostralventrolateral medulla:RVL)可兴奋多数有自发活动的 SPN(19/25),并可使少数静止SPN 产生诱发反应(4/23),潜伏期为6—115ms。电刺激对侧 RVL 结果类似:多数自发活动的 SPN(6/9)呈兴奋反应,及少数静止 SPN(3/17)产生诱发反应,潜伏期为11—105ms。表明 RVL 对双侧 SPN 有兴奋性影响。     

应用数字滤波器消除神经放电中的噪声

本研究目的在于应用高通—低通数字滤波器消除神经放电中的噪声。数字滤波器通带频率500～1000Hz,其高通和低通阻带截止频率分别为300和2000Hz,阻带衰减大于25dB。以6阶和4阶Butterworth模拟滤波器变换为数字高通及低通滤波器,并在Apple—Ⅱ和MCS—51系列微机上得以实现。在消除家兔神经动作电位波形的噪声信号时取得了满意的结果。     

束旁核、中央中核对皮层体感觉区伤害性反应单位的影响

实验在清醒麻痹的猫上进行。先用记录诱发电位的方法,证明大脑皮层第 I 体感觉区(SI区)同一部位可接受来自外周神经、丘脑束旁核(Pf)和中央中核(CM)的上传信号;然后在这一皮层部位寻找在强电流刺激腓总神经时出现伤害性反应的神经元。在所观察的24个单位中,有20个单位如果先给予 Pf 刺激,可看到上述伤害性反应明显增强,增强的百分率平均在90.0%以上;在这同一组皮层单位,如果预先刺激 CM,有21个单位的伤害性反应明显减弱,反应抑制都在-55.6%以上。Pf 刺激本身对所观察单位的自发放电影响不明显,但 CM 刺激可明显抑制它们的自发放电。     

低镁引起的幼年大鼠内嗅皮层脑片场电位的变化及Kava内酯的作用

降低细胞外镁离子浓度可引起幼年大鼠（２～３周）的内嗅皮层脑片的癫痫样放电。这种放电分为早期间歇性和晚期连续性两种模式。ＮＭＤＡ受体通道阻断剂ＭＫ－８０１完全抑制这种癫痫样放电。五种新合成的Ｋａｖａ内酯的同分异构化合物对这种放电有不同程度的抑制作用,其药物作用的强度依次为：Ｋａｖａｉｎ＝Ｍｅｔｈｙｓｔｉｃｉｎ＞ＤＨ－Ｋａｖａｉｎ＞ＤＨ－Ｍｅｔｈｙｓｔｉｃｉｎ＞Ｋａｖａ－Ｋａｖａｉｎ。     

家兔延髓腹侧区在吗啡抑制呼吸机制中的作用

实验在36只麻醉、制动和人工通气的家兔上进行。探讨了延髓腹侧区在吗啡引起呼吸抑制机制中的作用。结果观察到:将浸透吗啡药液的滤纸片敷贴于延髓腹侧面的S区,可以引起膈神经放电抑制;将纳洛酮置于同一区域可翻转吗啡的效应;谷氨酸钠用于S区可引起膈神经放电加强;脑桥臂旁内侧核(NPBM)微量注射吗啡引起的膈神经放电抑制效应可被钠洛酮用于S区所预防;电刺激NPBM 主要引起延髓腹侧区单位放电的抑制反应,在这些出现抑制反应的单位中,大部分对微电泳给予吗啡也表现为放电的抑制。上述结果表明,家兔延髓腹侧区存在能激活膈神经放电的神经元;将吗啡微量注射于 NPBM,可通过激活延髓腹侧区的阿片受体使该区域某些神经元抑制,进而引起膈神经放电的抑制。     

损伤神经自发放电节律分岔与频率变化的非线性特征

为了研究神经放电节律回周分岔与放电频率变化之间的关系,采用大鼠坐骨神经慢性结扎模型,记录损伤区的自发放电,观察放电节律转化的动力学规律,分析相应的放电频率的变化,并用理论模型进行数值模拟。结果表明,与放电节律加周分岔相对应,放电频率的变化呈现非线性的特征,数值模拟支持实验的发现。研究提示：神经放电的频率变化与刺激强度的改变并非呈简单的线性相关,可能具有更复杂的关系。