应用多电极记录技术研究海马切片癫痫样放电的起始点和传播方向

弄清癫痫样放电的起始位置和传播方向对研究癫痫机制及其临床治疗有重要意义．为了解决这一问题,应用微电极阵列对低镁人工脑脊液诱导的Sprague-Dawley (SD)大鼠海马切片的癫痫样放电进行记录．分别用癫痫样放电的两种成分：场电位和多单元信号来确定癫痫样放电的起始位置和传播方向．首先计算并比较了海马切片锥体细胞层位置电极记录的癫痫样放电场电位的起始时间,由起始时间的先后关系确定癫痫样放电在锥体细胞层的起始位置和传播方向．然后用整个切片上记录的癫痫样放电的多单元信号动作电位序列进行互相关分析,进一步确定了癫痫样放电在整个海马切片内的起始位置和传播方向．结果显示,CA3区的癫痫样放电具有比CA1区更高的幅度和更长的持续时间,表明CA3区有更高的兴奋性．对于记录到的同步癫痫样放电,CA3b区场电位和多单元信号均比CA3c和CA1区出现更早,起始位置和其随后位置之间的传播延　时与二者之间的距离成正相关．因此,在低镁模型的大鼠海马切片中,癫痫样放电起始于CA3b区并分别向CA3c和CA1区传播．     

神经节细胞群体同步放电模式编码的感受野特性

应用多电极同步记录技术,对牛蛙视网膜神经节细胞在伪随机棋盘格刺激下的放电活动进行胞外记录。依据记录到的神经节细胞放电情况,利用一种数据压缩算法,通过最大化压缩放电序列的信息熵,对多个神经节细胞进行群体划分,得到同步放电神经节细胞群体。利用基于动作电位的刺激平均法(spike triggered average,STA),分别计算出每个同步放电神经节细胞群体内单个神经节细胞放电活动所编码的感受野(单细胞感受野),以及群体内所有神经节细胞同步放电活动所编码的感受野(群体感受野)。计算结果显示,对于所有神经节细胞群体,约80%神经节细胞群体的群体感受野面积小于群体内所有单细胞感受野面积的平均值,约60%神经节细胞群体的群体感受野面积小于群体内任意单细胞感受野面积。在棋盘格刺激下,神经节细胞放电活动会发生对比度适应。进一步以群体感受野面积小于群体内任意单细胞感受野面积的神经节细胞群体为研究对象,考察群体感受野在对比度适应过程中的动态变化,结果显示,85%神经节细胞群体的群体感受野面积在适应后期变小。     

培养新生大鼠心肌细胞的电信号传导：多电极记录研究

利用多电极阵列同步记录技术对培养的新生大鼠单层心肌细胞的电活动进行胞外记录,观察心肌细胞在自发搏动和电刺激情况下信号在细胞间的传导模式。通过对记录信号的处理和分析,能获得诸如起搏细胞的数量和位置、动作电位的传导速度和途径以及不同起搏细胞间的相互影响等信息。研究还发现,心肌细胞阈下刺激会影响细胞的搏动和信号传导。     

海马脑片癫痫样放电时空特性的多电极记录研究

为了探索离体条件下癫痫样放电的时空特性,本研究采用多电极记录系统记录高钾人工脑脊液(artificial cerebrospinal fluid,ACSF)诱导的幼年大鼠海马脑片的自发放电活动。在成功诱导出癫痫样的簇样放电后,加入苯巴比妥钠以观察其对脑片各区域放电的压抑作用。结果显示:(1)高钾ACSF持续灌流脑片15min左右,多电极阵列上可记录到海马CA3(a~c)和CA1区反复出现同步节律的癫痫样簇样放电,与脑电信号中的发作间期痫性放电相似;定量分析结果提示,CA区各个亚区锥体细胞的活动特性无明显差异(P0.05),而齿状回(dentate gyrus,DG)颗粒细胞层没有出现簇样放电,仅有少量动作电位发放,发放频率远低于CA区(P0.05);(2)在持续高钾灌流下,稳定的簇样放电一旦建立即可至少持续40min;(3)簇样放电发放稳定后给予60μmol/L苯巴比妥钠,发现同步化放电的区域逐渐缩小,CA1和CA3c区的放电活动首先被压抑,而CA3a和b区的部分锥体细胞在加药10min后仍有较强的簇样放电。以上结果提示,多电极阵列能够有效地用于研究离体条件下癫痫样放电的时空特性,并可探索抗癫痫药对脑片不同区域癫痫样活动的作用。     

外源性锌离子对大鼠海马切片癫痫样放电的起源、传播与频率特性的调节作用

本研究采用多电极记录技术,在离体条件下研究外源性锌离子(Zn2+)对无镁人工脑脊液诱导的Sprague-Dawley大鼠海马切片癫痫样放电的起源、传播与频率特性的调节作用。结果表明:1μmol/L和100μmol/L的Zn2+作用于海马切片,不改变海马切片上癫痫样放电的起始位置,但能够降低癫痫样放电顺行和逆行两个方向的传播速度,并改变癫痫样放电不同频率范围成分所占的比例。以上结果提示,1μmol/L和100μmol/L的Zn2+可以对海马切片上的癫痫样放电起到调节作用,减慢癫痫样放电在网络中的传播速度,同时,可能对神经元放电活动起到去同步化的作用。