听觉诱发脑电小波分量的混沌研究——婴儿痉挛症认知功能障碍的机制探讨

通过对婴幼儿期难治性癫痫———婴儿痉挛症(infantile spasms, IS)听觉诱发脑电细貌混沌特性的研究,探讨与IS相伴的认知功能障碍的发生机制。研究方法是分别记录IS组及正常对照组对象的听觉诱发脑电,经Mexihat连续小波变换后,分别计算信号各尺度小波分量的相关维数。结果表明IS组与正常对照组的各小波分量相关维数的差别主要表现在小波的第3尺度分量上(频带范围是32~64 Hz,主要为γ频带范围),在这个尺度上正常组相关维数明显低于IS组(P<0.05)。相关维数的降低意味着大脑活动自由度的减少,表明大脑的各单元耦合加强。因为正常组脑干内信息传递通道完好,使得大脑各个单元之间的信息耦合较强; IS组则由于脑干功能的异常,存在神经信息传递障碍,进而影响到脑干及其与大脑各个局部之间的信息耦合。小波第3尺度处于较高频率范围(γ频带范围),而在大脑皮层上的基频信号与听觉调频信号经加工后所产生的神经信号正在这一频率范围,且这一信号与大脑高级认知功能密切相关。因此,IS患者γ频带细貌信号的相关维数高于正常值,能够解释IS认知功能发生障碍的原因。     

大鼠海马CA1区神经元Na~+通道在出生后早期发育的变化

为了探索大鼠海马CA1区锥体神经元电压门控性Na+通道发育的关键期,本研究采用膜片钳技术,分别对急性分离的出生后0周、1周、2周、3周、4周的大鼠海马CA1区锥体神经元进行全细胞记录。结果显示,随着大鼠出生后周龄的增大,Na+通道的最大电流密度逐渐增大,出生后1~4周相对于出生后0周的最大电流密度的增幅分别为(42.76±4.91)%、(146.80±7.63)%、(208.79±5.28)%、(253.72±5.74)%(n=10,P<0.05),出生后1周与2周之间的增幅最为显著;Na+通道的稳态激活曲线向左移动,出生后0~2周的半数激活电压逐渐减小,分别为39.06±0.65、43.41±0.52、48.29±0.45(mV,n=10,P<0.05),出生后2~4周的半数激活电压变化不大,出生后0~4周的斜率因子没有显著变化;Na+通道的稳态失活曲线及半数失活电压没有显著变化,但出生后1~2周斜率因子减小,分别为5.77±0.56、4.42±0.43(n=10,P<0.05),出生后0~1周、2~4周之间的斜率因子没有明显变化;Na+通道失活后恢复曲线左移,出生后1~3周的恢复时间常数逐渐减小,分别为8.30±0.24、7.15±0.21、6.18±0.25(ms,n=10,P<0.05),而出生后0~1周、3~4周之间没有明显变化;随着出生后的发育,海马CA1区锥体神经元动作电位发生变化,超射值与最大上升速率增大,阈值降低,与Na+电流的变化一致。结果提示,出生后1~2周可能是电压门控性Na+通道发育的关键期,此期间Na+通道分布显著增加,激活曲线左移,失活速度变快,失活后恢复的时间缩短。     

多通道局部场电位时变频谱的同步模式及其对行为事件的编码

用时变相干（time-varying coherence）频谱方法分析多通道局部场电位（local field potentials, LFPs）随时间变化的同步模式及其对行为事件的编码。实验数据为行为事件前后3秒的28通道LFPs。分别计算每个通道LFP的功率谱密度（power spectral density, PSD）及多通道LFPs各个特征频段的PSD,选取PSD分布集中的?兹频段为LFPs的特征频段;应用离散二进小波变换获取LFPs的?兹频段分量;从28通道LFPs中选取PSD最大的通道作为参考通道。选取计算窗口为50 ms,从初始点开始计算每个窗口中每个通道LFP及其?兹分量对参考通道的频谱相干分析。移动窗口步长为25 ms,获取多通道LFPs及其?兹分量的时变频谱相干动态分布。研究结果显示,?兹频段分量的PSD占LFPs总功率的71.95%,表明?兹分量是实验中多通道LFPs同步的特征频段;多通道LFPs的?兹分量频谱相干值随时间变化,行为事件点前后1 s的相干值具有显著差别（P＜0.05）,表明多通道LFPs的?兹频段时变频谱相干有效地编码了这一行为事件。     

大鼠海马CA1区锥体神经元I_A和I_K在出生后早期的变化

大脑快速发育期(brain growth spurt,BGS)是神经元生长、突触连接的关键时期;电压门控性K+通道是维持细胞兴奋性和神经元间信息传递的关键通道。本文旨在探究BGS期内大鼠海马CA1区锥体神经元电压门控性K+通道电流及其通道动力学特性的变化,以期找出大鼠海马CA1区锥体神经元电压门控性K+通道发育的关键期。采用全细胞膜片钳技术,研究出生后0~4周大鼠海马CA1区脑片上的锥体神经元全细胞电压门控性K+通道电流及其通道动力学特性。结果显示:在测试电压为+90mV下,以出生后0周为参照,出生后1~4周的瞬时外向K+通道电流(IA)的最大电流密度的增幅分别为(16.14±0.51)%、(81.73±10.71)%、(106.72±5.29)%、(134.58±8.81)%(n=10,P<0.05);延迟整流K+通道电流(IK)的最大电流密度增幅分别为(16.75±3.88)%、(134.01±2.85)%、(180.56±8.49)%、(194.5±8.53)%(n=10,P<0.05),显示K+通道电流密度于1~2周增幅最大;IA的激活曲线向左移,半数激活电压随周龄增加逐渐减小,分别为14.67±0.75、13.46±0.64、8.39±0.87、4.60±0.96、0.54±0.92(mV,n=10,P<0.05);IK的激活曲线向左移,半数激活电压随周龄增加逐渐减小,分别为8.94±0.85、6.65±0.89、0.47±1.15、1.80±0.89、8.56±1.08(mV,n=10,P<0.05)。IA的失活曲线向左移,0周龄与1周龄之间的半数失活电压没有显著性差异,而出生后1~4周随周龄增加半数失活电压逐渐减小(P<0.05),分别为45.68±1.26、46.81±0.78、48.64±0.81、51.96±1.02、58.31±1.35(mV,n=10)。以上结果表明,随着鼠龄的增加,IA和IK电流密度逐渐增加,电压门控性K+通道半数激活、失活电压降低,尤其是出生后1周至2周变化明显,上述变化与海马神经元的逐渐发育成熟及其功能的完善有关。     

婴儿痉挛症脑干信息传导障碍的混沌学研究

婴儿痉挛症（Infantile Spasms,IS）是婴幼儿难治性癫痫。IS的发病机理至今也不清楚,目前比较一致的假说是：脑干是IS的责任结构,但该假说不能用神经生理学的传统方法来证实。从信息学的角度,婴儿弃挛症的发病机制可能是源自脑干神经信息传递障碍的脑干功能失调,为了证实这一论点,用可以反遇脑干传导功能的听觉诱发响应的相关维数,来评估脑干神经信息传导不同的功能状态,经过对IS患者、颞叶癫痫患者和健康人三个组的结果比较分析,表明IS患者脑干听觉诱发响应的相关维数明显低下,而颞叶癫痫患者该相关维数在颞叶病灶处最低。以上结果,证实了IS患者脑干神经信息传导功能障碍的存在。     

乳腺癌基因芯片数据使用探讨

随着生命科学的迅猛发展,生物信息量的急剧增加,大量基因芯片的实验数据是公开发布在Internet网上的,尤其是学术机构在发表论文时所使用的实验数据都可以免费提供给研究人员下载使用。如何能有效地、正确地利用这些数据资源,特别是在利用数据验证算法、训练模型等问题的研究中,查询和使用基因芯片数据库网上资源便显得非常重要。对与乳腺癌基因芯片有关的数据库的数据查询及使用进行研究和探讨。     

生物序列的聚类分析

通过不同的聚类方式,对公共数据库中生物序列数据进行生物信息的挖掘,以达到在更广泛和更深入的框架中了解它们之间的相互关系的目的。以帕金森病相关基因所对应的mRNA序列为例,使用双序列比对的得分值作为序列之间的距离定义。同时为解决不同聚类分析之间的差异,分别采用模糊聚类和层次聚类两种不同的方法进行聚类分析。并由不同聚类方法得到的一致分类聚类的结果为基因功能分类提供支持,为进一步揭示生物序列所蕴涵的生物学知识和生物学规律提供可参考的依据。     

前列地尔联合硝酸异山梨酯对不稳定性心绞痛患者血清细胞因子及血液流变学的影响

目的:探讨前列地尔联合硝酸异山梨酯对不稳定性心绞痛(UAP)患者血清细胞因子及血液流变学的影响。方法:选取2015年3月-2016年12月期间我院收治的UAP患者86例为研究对象,按照治疗方式的不同分为对照组和实验组,每组各43例。对照组给予硝酸异山梨酯治疗,实验组在硝酸异山梨酯的基础上加用前列地尔治疗,两组均连续治疗14d。对比两组治疗前后血清细胞因子水平变化、血液流变学参数变化、临床疗效以及不良反应发生情况。结果:治疗后两组白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、超敏C反应蛋白(hs-CRP)水平均明显降低,白细胞介素-10(IL-10)水平明显升高(P0.05),且实验组IL-6、TNF-α、hs-CRP水平较对照组降低,IL-10水平较对照组升高(P0.05)。治疗后两组舒张功能指数(O/C)、总电机械收缩期(QA2)、总外周阻力(TPR)均降低,每搏做功(SW)、搏功指数(SWI)、心脏指数(CI)、主动脉血管顺应性(AC)均升高(P0.05),治疗后实验组O/C、QA2、TPR较对照组降低,SW、SWI、CI、AC较对照组升高(P0.05)。实验组总有效率为95.35%,高于对照组的81.40%(P0.05)。两组治疗期间不良反应发生率比较差异无统计学意义(P0.05)。结论:前列地尔联合硝酸异山梨酯治疗UAP患者具有较好的疗效,可以控制患者的炎症反应,改善患者的血液流变学,无严重不良反应发生,值得临床推广。     

Izhikevich神经元网络的同步与联想记忆

联想记忆是人脑的一项重要功能。以Izhikevich神经元模型为节点,构建神经网络,神经元之间采用全连结的方式;以神经元群体的时空编码（spatio-temporal coding）理论研究所构建神经网络的联想记忆功能。在加入高斯白噪声的情况下,调节网络中神经元之间的连接强度的大小,当连接强度和噪声强度达到一个阈值时网络中部分神经元同步放电,实现了存储模式的联想记忆与恢复。仿真结果表明,神经元之间的连接强度在联想记忆的过程中发挥了重要的作用,噪声可以促使神经元间的同步放电,有助于神经网络实现存储模式的联想记忆与恢复。     

一种改进的近似熵——样品熵及其在颞叶癫痫患者脑电信号分析中的应用

采用了近似熵(approximately entropy,ApEn)和它的改进算法,即样品熵(sample entropy,SampEn)分析了8位颞叶癫痫患者和10位健康人员的短程脑电信号。在计算过程中使用了两种滑动窗口和5个不同的过滤标准r。结果显示颞叶癫痫患者组脑电信号的熵值显著低于健康组,而且患者癫痫病灶所在的脑半球的复杂度远远小于非癫痫病灶的脑半球。小的滑动窗口能更多地反映与癫痫发作相关的细节。对于1秒的滑动窗口,过滤标准r不能小于时间序列标准差的0．15％;而对于4秒的滑动窗口,则过滤标准r不能小于时间序列标准差的10％。研究结果表明,在短程脑电信号的非线性分析中,样品熵是一种比近似熵更为可靠的非线性分析方法。颞叶癫痫患者脑电信号的熵值低于健康人员,这可能表明脑电活动的非线性程度的降低是由于神经信号在大脑内的传递受到了阻碍或者损坏,使得神经信号成了相对孤立的信息源。