6-OHDA 帕金森病大鼠快动眼睡眠状态下 皮层脑电及基底节场电位的异常变化

目的:了解帕金森病(PD)模型大鼠在快动眼睡眠状态下皮层脑电和基底节场电位的异常变化。方法:用6-羟基多巴胺(6-OHDA)脑内两点注射法建立PD大鼠模型,并经阿扑吗啡注射诱发旋转对模型进行评价。通过多导宏电极在体电生理记录技术结合视频录像,对正常大鼠和6-OHDA大鼠PD模型进行苍白球场电位和皮层M1、M2区脑电的多部位24小时同时记录。功率谱分析和相干分析用于揭示快动眼睡眠状态下各记录位点信号的频率成分以及不同记录位点神经元集群之间的变化。结果:与正常大鼠相比,6-OHDA帕金森病模型大鼠在REM期间的皮层脑电在θ和γ频段上都有变化:初级运动皮质M1区的θ频段成分消失,辅助运动区M2的θ频段成分略有增加,患侧苍白球的θ频段成分增大显著;M1区的γ频段成分增大,而γ频段成分在苍白球基本没有变化。结论:6-OHDA对中脑多巴胺能神经元的损害可造成大鼠双侧皮层M1区θ节律的消失和γ节律的增强,以及对侧M1-M2区之间在γ节律上的同步被显著增强,而γ节律在苍白球没有变化。这些异常电活动可能是由于VTA受损引起从而与帕金森病的快动眼睡眠行为障碍有关。     

睡眠稳态的电生理机制

大脑需要稳态系统来维持神经元的正常活动。睡眠不足会影响到有机体的生理功能,因此清醒时不断累积的睡眠压力会迫使哺乳动物进入睡眠状态,长时间清醒（睡眠剥夺）则会延长或加深随后的睡眠,这一现象被称为睡眠稳态（sleep homeostasis）。探明睡眠稳态的电生理机制有利于改善睡眠,治疗相关疾病,但目前仍存在许多问题。鉴于此,本文围绕睡眠稳态的电生理机制,首先关注睡眠稳态公认的电生理标志物——慢波活动,接下来介绍神经元放电率的相关研究,最后从脑区差异、睡眠阶段、学习记忆和物种差异几个方面进行展望。     

6-OHDA帕金森病大鼠快动眼睡眠状态下皮层脑电及基底节场电位的异常变化

目的：了解帕金森病（PD）模型大鼠在快动眼睡眠状态下皮层脑电和基底节场电位的异常变化。方法：用6-羟基多巴胺（6-OHDA）脑内两点注射法建立PD大鼠模型,并经阿扑吗啡注射诱发旋转对模型进行评价。通过多导宏电极在体电生理记录技术结合视频录像,对正常大鼠和6-OHDA大鼠PD模型进行苍白球场电位和皮层M1、M2区脑电的多部位24小时同时记录。功率谱分析和相干分析用于揭示快动眼睡眠状态下各记录位点信号的频率成分以及不N记录位点神经元集群之间的变化。结果：与正常大鼠相比,6-OHDA帕金森病模型大鼠在REM期间的皮层脑电在臼和y频段上都有变化：初级运动皮质M1区的θ频段成分消失,辅助运动区M2的θ频段成分略有增加,患侧苍白球的θ频段成分增大显著;M1区的γ频段成分增大,而γ频段成分在苍白球基本没有变化。结论：6-OHDA对中脑多巴胺能神经元的损害可造成大鼠双侧皮层M1区θ节律的消失和γ节律的增强,以及对侧M1-M2区之间在γ节律上的同步被显著增强,而γ节律在苍白球没有变化。这些异常电活动可能是由于VTA受损引起从而与帕金森病的快动眼睡眠行为障碍有关。     

睡眠2期脑电信号产生的生理机制模型仿真研究

目前慢波睡眠生理机制研究已有的理论及动物实验结果显示,慢波睡眠中,皮层-丘脑系统神经元存在三种不同节律的振荡:慢振荡(<1 HZ)、δ振荡(1-4Hz)和纺锤振荡(7-14Hz)。这些神经元电活动在皮层水平广泛同步化,产生慢波睡眠脑电。提出了能分别产生这三种节律的三种神经元环路模型,并将之组合简化成一个七细胞环路模型。由这样的大量环路组成的网络模型在合适的突触连接参数范围内,能在皮层处产生人类慢波睡眠脑电2期的完整波形。这一结果说明了如何将动物实验观察到的睡眠生理机制的结果与人自然睡眠活动的脑电结果联系起来,并提示脑信息处理中由微观神经元群放电特征整合为脑的宏观功能状态的主要环节。     

电刺激大鼠脚内核对脚桥核神经元放电的影响

目的:观察电刺激大鼠脚内核(EP)对大鼠脚桥核(PPN)神经元自发放电的影响,进一步探讨脑内电刺激治疗帕金森病(PD)的机制。方法:应用细胞外记录的方法观察不同频率电刺激(强度0.6 mA,波宽0.06 ms,时程5 s,频率5 Hz、10Hz、20Hz、50Hz、100Hz、150Hz、200Hz)大鼠EP对PPN神经元放电的影响。结果:实验记录了大鼠33个神经元的自发放电,其放电频率在3.6~52.2Hz之间,平均为(15.95±8.56)Hz;当刺激频率为100Hz时,抑制效应最显著(P<0.05)。结论:高频电刺激大鼠EP对PPN神经元自发放电的影响主要为抑制作用,提示高频刺激EP可通过抑制PPN神经元活动参与PD的治疗。     

经颅电刺激对睡眠剥夺后双侧后扣带回皮质功能连接紊乱干预作用的初步研究*

目的: 探讨经颅电刺激对睡眠剥夺后双侧后扣带回皮质功能连接紊乱的干预作用。方法: 研究采用自身前后对照的试验设计。16名受试者均接受2次24 h睡眠剥夺,2次睡眠剥夺间隔3周,受试者分别于第1次正常睡眠后、24 h睡眠剥夺后、经颅电刺激(真或假刺激)干预后(真、假刺激电流大小均为1 mA,电流作用时间分别为20 min、2 s,干预实验均持续20 min)及第2次经颅电刺激(假或真刺激)干预后采集静息态磁共振成像数据。以睡眠剥夺前收集静息态功能磁共振数据作为基线,选取双侧后扣带回皮质作为种子点进行全脑功能连接分析,观察睡眠剥夺前后及经颅电刺激真、假刺激后大脑的功能连接变化。结果: 与正常睡眠后相比,24 h睡眠剥夺后双侧后扣带回皮质与双侧丘脑间的功能连接上升(P＜0.01),与右侧楔前叶、海马旁回以及双侧岛叶间的功能下降(P＜0.01)。与假刺激相比,给予真刺激后左侧后扣带回皮质与右侧楔前叶功能连接上升(P＜0.01);与双侧丘脑、岛叶及右侧大脑皮质功能连接下降(P＜0.01)。右侧后扣带回皮质与全脑的功能连接在双侧丘脑、右侧岛叶及大脑皮层间也存在下降(P＜0.01)。结论: 24 h睡眠剥夺可引起双侧后扣带回功能连接紊乱,而经颅电刺激可在一定程度上改善睡眠剥夺后的功能连接紊乱。     

完全睡眠剥夺对大脑注意网络冲突效应和脑电样本熵的影响*

目的: 本研究分析睡眠剥夺对个体选择性注意网络冲突效应和脑电样本熵的影响,探讨睡眠剥夺对大脑注意网络的影响。方法: 25名健康受试者参与36 h完全睡眠剥夺试验。试验于当天9:00开始,于次日21:00结束,试验采用自身前后对照设计。受试者在睡眠剥夺前后分别完成注意网络任务,同步采集受试者的脑电图。用脑电样本熵算法分析脑电图的delta、theta、alpha、beta和gamma频率段的脑电复杂度并对比各频段脑电样本熵在睡眠剥夺前、后的变化。结果: 同睡眠剥夺前比较,睡眠剥夺后与受试者的注意网络冲突效应密切相关的反应时显著下降(P＜0.01),正确率显著增加(P＜0.01)。脑电样本熵分析发现在beta频率段,与注意网络冲突控制相关的脑电样本熵值在睡眠剥夺后明显增大(P＜0.01)。其余脑电频率段脑电样本熵未发现显著差异。结论: 表明完全睡眠剥夺后大脑的注意网络冲突效应降低,表明睡眠剥夺后执行冲突控制能力的下降。     

基于生理解剖知识的入睡机制神经元群网络模型研究

以生理解剖知识为基础,在已有的丘脑网状核细胞和丘脑皮质细胞间组成的入睡机制的两细胞环路模型［１］和由此两细胞环路组成的网络模型［２］的基础上,提出了增加皮层细胞在内的三种细胞组成的环路模型和网络模型,以使模型更符合近来认为睡眠机制是皮层和丘脑环路中出现特定的同步振荡的看法［３］。并能使模型的仿真结果可以和规定人体睡眠分期的脑电特征波相对应。这一网络模型的仿真结果,在一定条件下,确能在皮层细胞处出现符合睡眠分期中规定的标志入睡的纺锤波,这一初步结果,启示我们用模型仿真方法来进一步探讨睡眠机制和用模型仿真方法来进一步探讨人脑的微观神经元的电活动是如何通过同步振荡整合到宏观功能状态的某些信息处理过程的可能性。     

Agrotis segetum雄蛾触角叶性信息素反应神经元对电刺激触角神经的反应

为探讨电刺激Agrotis segetum雄蛾触角神经是否可以作为MGC中神经元的识别手段,采用细胞内电生理记录方法,共记录34个对性信息素有反应的MGC神经元,并测试了其中12个神经元对性信息素刺激的反应,22个神经元对性信息素刺激和电刺激的反应。结果表明,MGC神经元对性信息素及电刺激的反应模式基本一致,为一种双相反应模式。两种刺激方式均能诱导出兴奋反应,电刺激得到的兴奋反应比由信息素刺激引起的要短;MGC神经元对两种刺激的超极化反应（抑制反应）幅度影响没有显著性差别,在电刺激实验的22个神经元上,超极化反应幅度和抑制时间都与神经元本身放电频率有一定的相关性。超极化反应是在LN参与下一定的神经回路对刺激所产生的反应而形成的。这提示两种刺激所作用的神经回路应是一致的,但从整个实验过程记录到的神经元情况来看,还须进一步结合形态学实验来验证电刺激触角神经作为MGC神经元的识别手段。     

脑电仿生电刺激对缺血性脑卒中失眠症患者睡眠质量的影响

摘要 目的：探讨脑电仿生电刺激对缺血性脑卒中失眠症患者睡眠质量的影响。方法：2018年1月到2019年12月选择在新疆医科大学第六附属医院诊治的缺血性脑卒中失眠症患者120例,根据随机数字表法分为研究组与对照组各60例。对照组给予常规药物治疗,研究组在对照组治疗的基础上给予脑电仿生电刺激治疗,治疗观察4 w,评定患者睡眠质量变化情况。结果：两组治疗后的匹斯堡睡眠质量指数量表（Pittsburgh Sleep Quality Index,PSQI）评分都显著低于治疗前（P<0.05）,研究组评分也显著低于对照组（P<0.05）。治疗后研究组的总有效率为98.3 %,显著高于对照组的85.0 %（P<0.05）。研究组治疗后的左右椎动脉血流速度都显著高于治疗前（P<0.05）,也显著高于对照组（P<0.05）。治疗后两组的Berg平衡量表(Berg balance scale,BBS)与巴氏(Barthel)评分显著高于治疗前（P<0.05）,研究组评分也显著高于对照组（P<0.05）。结论：脑电仿生电刺激在缺血性脑卒中失眠症患者中的应用能改善睡眠质量,提高恢复平衡与日常生活功能,改善脑血流速度,从而提高治疗效果。     

失眠障碍与过度觉醒:来自静息态脑电和睡眠脑电的证据

失眠障碍已成为仅次于抑郁症的全球第二大流行性精神疾病.过度觉醒模型是解释失眠障碍维持机制的重要理论之一,而静息态脑电和睡眠脑电则为这一模型提供了最重要的证据支持.本文首先归纳了进行静息态和睡眠脑电分析的方法,并提出从清醒静息态、入睡到不同睡眠期的系统分析框架.通过分析前人的研究发现,失眠障碍过度觉醒的静息态和睡眠脑电证据主要有:睡眠连续性和宏观结构受损、觉醒增加、日间睡眠潜伏期延长、清醒和非快速眼动睡眠期脑电β活动的升高等.失眠的认知行为治疗、部分非苯二氮类药物、睡眠期的经颅直流电刺激等治疗手段,可显著降低患者的过度觉醒.脑电功率谱分析有助于区分不同的失眠障碍亚型,评估药物和非药物干预疗效,但在应用中应充分考虑年龄、性别、脑电频段划分等影响.未来的研究应进一步关注不同失眠障碍亚型的皮层过度觉醒,统一脑电频段划分标准,严格控制年龄、性别等因素的干扰.应在睡眠分期判读和功率谱分析的基础上,逐步推进源定位、时频、无标度等介观和微观结构的脑电分析,促进静息态脑电和睡眠脑电在失眠障碍诊断和治疗评估中的应用.     

睡眠过程中内膝体神经元的听反应后抑制

内侧膝状体神经元接受来自离皮层系统的兴奋和抑制两种神经调节．听觉刺激诱发的内膝体神经元起始反应后会伴随着一段长时抑制．在可自由活动的大鼠上研究了内膝体神经元的听反应后抑制现象．利用植入电极阵列技术,记录了大鼠在睡眠过程中的脑电、肌电以及内膝体神经元胞外放电活动,发现在睡眠的快速眼动时期和非快速眼动时期内膝体神经元存在着听反应后抑制现象,并发现这种抑制更多地出现在非快速眼动睡眠期．在睡眠过程中,丘脑网状核听觉分区的失活会导致内膝体神经元的听反应后抑制消失或减弱．因此,我们推测丘脑网状核神经元参与了内膝体神经元在睡眠中的听反应后抑制,它在非快速眼动睡眠中对内膝体施加了更强的抑制作用．     

基于奇异值第一主成分的睡眠脑电分期方法研究

目的:脑电信号含多种噪声和伪迹,信噪比较低,特征提取前必须进行复杂的预处理,严重影响睡眠分期的速度。鉴于此,本文提出一种基于奇异值第一主成分的睡眠脑电分期方法,该方法抗噪性能较强,可省去预处理过程,减少计算量,提高睡眠分期的效率。方法:对未经过预处理的睡眠脑电进行奇异系统分析,研究奇异谱曲线,提取奇异值第一主成分,探索其随睡眠状态变化的规律。并通过支持向量机利用奇异值第一主成分对睡眠分期。结果:奇异值第一主成分不仅能表征脑电信号主体,而且可以抑制噪声、降低维数。随着睡眠的深入,奇异值第一主成分的值逐渐增大,但在REM期处于S1期和S2期之间。经MIT-BIH睡眠数据库中5例同导联位置的脑电数据测试(仅1导脑电数据),睡眠脑电分期的准确率达到86.4%。结论:在未对脑电信号进行预处理的情况下,提取的睡眠脑电的奇异值第一主成分能有效表征睡眠状态,是一种有效的睡眠分期依据。本文运用提出的方法仅采用1导脑电数据,就能得到较为满意的睡眠分期结果。该方法有较强的分类性能,且抗噪能力强,不需要对脑电作复杂的预处理,计算量小,方法简单,很大程度上提高了睡眠分期的效率。     

低频电刺激大鼠脚桥核对丘脑腹外侧核神经元自发放电的影响及其机制

本文旨在观察低频电刺激脚桥核(pedunculopontine nucleus,PPN)对帕金森病(Parkinson’s disease,PD)模型大鼠丘脑腹外侧核(ventrolateral thalamic nucleus,VL)神经元自发放电活动的影响,以探讨低频电刺激PPN改善PD症状的作用机制。通过纹状体内注射6-羟多巴胺制备PD大鼠模型。采用在体细胞外记录、电刺激及微电泳方法,观察低频电刺激PPN、微电泳乙酰胆碱(acetylcholine,ACh)及其M型受体阻断剂阿托品(atropine,ATR)、γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)及其A型受体阻断剂荷包牡丹碱(bicuculline,BIC)对大鼠VL神经元放电频率的影响。结果显示,低频电刺激PPN可使正常大鼠和PD大鼠VL神经元自发放电频率增加。微电泳ACh对VL神经元具有兴奋和抑制两种作用,而微电泳ATR则主要抑制VL神经元,即使对被ACh抑制的神经元也产生抑制作用。微电泳GABA抑制VL神经元,而微电泳BIC则兴奋VL神经元。另外,在微电泳ACh的过程中微电泳GABA,被ACh兴奋或抑制的VL神经元放电频...     

强直电刺激嗅内皮质—海马环路诱发CAI神经元的癫痫同步性膜电位振？…

目的和方法：４００－５００μｍ大鼠水平脑切片吸封闭的ＥＣ－海马环路。强直电刺激（６０Ｈｚ,２ｓ）海马Ｓｃｈａｅｆｆｅｒ侧支诱发癫痫放电,全细胞记录ＣＡ１胞体层单个神经元电活动,同步记录相应树突外场电位,探讨单个神经元膜电位振荡特性和细胞外癫痫电活动之间的关系。结果：（１）强直电刺激诱发ＣＡ１神经元膜电位后放性振呈宽频特征（３－１００ＨＺ）。以θ节律多见,跟随在刺激引起的膜电位去极化或超极化偏移之后     

电刺激大鼠束旁核对底丘脑核和丘脑腹内侧核神经元的影响

本工作旨在探讨电刺激束旁核（parafascicular nucleus,PF）对帕金森病模型（Parkinson’s disease,PD）大鼠神经行为的改善作用及其机制。成年雄性Sprague—Dawley大鼠黑质致密部注射6一羟基多巴胺建立PD大鼠模型。采用行为学方法观察电刺激PF对阿朴吗啡诱发的大鼠旋转行为的作用,并应用在体细胞外记录法观察电刺激PF对大鼠底丘脑核（subthalamic nucleus,STN）及丘脑腹内侧核（ventromedial nucleus,VM）神经元放电的影响。结果发现,高频电刺激（130Hz,0．4mA,5s）PF一周,明显改善PD大鼠旋转行为。细胞外放电记录显示,高频电刺激PF使PD大鼠STN神经元自发放电减少,且该作用具有频率依赖性。另外,高频电刺激PF可使VM神经元兴奋,该作用也是频率依赖性的。我们在实验中同时观察到微电泳谷氨酸（glutamicacid,Glu）受体拮抗剂MK-801使STN神经元放电频率减少或完全抑制,微电泳t氨基丁酸（T-amino butyricacid,GABA）受体拮抗剂印防己毒素（picrotoxin,Pic）则使神经元放电频率增加。以上结果表明,GABA能和GIu能传入纤维可会聚于同-STN神经元,并对后者有紧张性作用。高频刺激PF,使该核团到STN神经元的Glu能兴奋性输出减少,导致STN的失活。这一作用通过基底神经节的间接通路,最终释放了丘脑运动核团VM的活性。高频刺激PF经PF,STN和VM的神经通路而改善PD大鼠神经行为。     

不同生理状态时脑电时间序列的三神复杂度计算比较

为了研究不同生理状态下的脑电复杂度变化特点,本文依照１９９４年徐京等人应用的算法,对４种状态（安静睁眼,清醒闭目,浅度睡眠,深度睡眠）下的三种脑电复杂度（Ｋｃ,Ｃ１,Ｃ２）的变化规律进行了比较分析,Ｋｃ与Ｃ１的变化相一致,从安静睁眼剂的清醒闭目到浅睡到深度睡眠,Ｋｃ与Ｃ１值均依次下降,Ｃ２值的变化则与它们相反,尤其在深睡期显著升高,实验结果提示,复杂度可做为脑电时间序列的研究指标。     

不同生理状态时脑电时间序列的三神复杂度计算比较

为了研究不同生理状态下的脑电复杂度变化特点,本文依照１９９４年徐京华等人应用的算法,对４种状态（安静睁眼、清醒闭目、浅度睡眠、深度睡眠）下的三种脑电复杂度（ＫＣ、Ｃ１、２）的变化规律进行了比较分析,ＫＣ与Ｃ１的变化相一致。从安静睁眼到清醒闭目到浅睡到深度睡眠,ＫＣ与Ｃ１值均依次下降。Ｃ２值的变化则与它们相反,尤其在深睡期显著升高。实验结果提示,复杂度可做为脑电时间序列的研究指标。     

刺激大鼠离断背根外周端对相邻背根电活动的影响

在切断大鼠左侧１２、１３背根后,观察电刺激（刺激参数为０．８－１．２ｍＡ,１００Ｈｚ,０．５ｍｓ,总时程２ｓ）Ｌ２背根外同对Ｌ３背根放电活动的影响。结果表明：连续多次刺激Ｌ２背根可使Ｌ３背根平均放电频率（ＭＤＦ）逐步增加,增加量与刺激次数中于明显直线正相关,各次刺激后的时程分析表明,这种增频作用具有明显的累积效应的后效应,并与刺激前１３背根的活动状态密切相关,刺激前放电活动较强者其增频作用更明显。     

电针对实验性癫痫发作的影响：脑电的功率谱分析

以电惊厥和青霉素致痫作为实验性癲痫的动物模型。采用脑电的计算机功率谱分析技术,研究了电针作用于发作过程中脑电各频段功率百分比的变化。在安静的大鼠,脑电以δ和θ频段为主,其功率主峰在δ频段。青霉素致痫和电惊厥使δ频段功率百分比下降,α和β频段功率百分比增加,主功率频段右移,总功率亦大大增强。本实验采用的电针对背景脑电活动没有明显影响。而电针加电惊厥或青霉素致痫,δ频段功率百分比复又增加,α和β频段功率百分比则下降,主功率频段又回到δ频段,总功率也显著减少。压缩功率谱阵图直观地显示了这种变化。结果提示,电针可使大鼠脑电出现同步化趋势,可能是加强了脑的抑制过程,从而抑制了癲痫发作的。