大鼠多通道在体记录

多通道在体记录技术,能在自由活动的动物脑内,观察和记录局部脑区群体神经元的活动状况,是分析大脑神经信息编码的有力工具。要开展多通道在体记录研究,多电极阵列驱动器的设计非常关键,也是实现该技术的一大难点。根据转动螺杆推动螺帽移动的机械驱动原理,作者设计了适合大鼠多通道在体记录的、独立可调式16道电极阵列驱动装置。通过该装置,可对16道记录电极中的任意一道进行独立驱动,从而控制每根记录电极在大鼠大脑中的垂直记录位置。运用该多电极阵列驱动装置,对大鼠单侧海马脑区的多通道在体记录表明,在大鼠海马CA1区,存在不同放电波形和放电模式的神经元,它们分别与海马CA1区的锥体神经元和中间神经元相对应。一般锥体神经元动作电位的放电波形较宽,放电频率则较低。在海马CA1区还存在编码空间环境中特定位置信息的神经元,被称为位置细胞。这些位置细胞在某一空间环境中有各自对应的反应区域,在该区域内位置细胞的放电频率增加,在区域外则基本维持在一较低的活动水平。     

中枢神经元放电的在体多通道同步记录技术

中枢神经元放电的在体多通道同步记录技术是采用细胞外记录的方法来监测神经元群的同步电活动。该系统包括微电极阵列(microarray)、数据采集和分析系统。应用这一技术可以同步记录多个脑区的大量神经元的电活动,研究不同脑区的神经元放电在时间和空间上的联系,进而通过分析神经元的放电模式来研究大脑对外部事件的编码机制。     

微丝电极阵列的参考电极内置与外置的对比研究*

目的: 通过对比内置和外置参考电极的微丝电极阵列在记录大鼠脑神经元放电过程中的优缺点,优化微丝电极阵列的制作与埋置,为多通道电生理实时记录系统提供更加实惠、优异的媒介工具。方法: 采用镍铬合金丝、电路板、电极引脚和地线(银线)制作16通道的微丝电极阵列,通过内置(参考电极与电极阵列并列排布)或外置(参考电极与地线分别焊接在电极一侧的两端)微丝电极阵列的参考电极,观察对比两种电极在记录大鼠ACC脑区神经元放电中的区别。实验大鼠分为内置组(8只)和外置组(9只),检测指标有信噪比(n=8)、放电幅度(n=380)和放电频率(n=54)。结果: 内置与外置参考电极的微丝电极阵列均可顺利记录出大鼠ACC脑区神经元的电信号;与外置组相比,内置组的神经元电信号具有信噪比高(P＜0.05)、背景信号幅度小、受噪音干扰小,和放电幅度大(P＜0.05)的优点;锋电位放电频率没有显著差异(P＞0.05)。结论: 在记录大鼠ACC脑区神经元电活动时,内置参考电极的微丝电极阵列记录到更高信噪比、更大放电幅度的电信号,为多通道电生理技术提供更加可靠的工具。     

在体多通道电生理记录技术在大鼠痛情绪研究中的应用

目的:通过已建立的完全弗氏佐剂(CFA)诱导的条件位置逃避(CPA)行为模型,利用在体多通道电生理学记录技术,结合行为观察研究大鼠发生CPA反应时前扣带皮层(ACC)脑区神经元的电活动。方法:电极制作,电极埋置,在体多通道技术记录清醒大鼠r ACC脑区神经元的电活动及其CPA行为记录。结果:1自制的多通道阵列电极可成功记录到ACC神经元的放电活动;2大鼠脚掌注射CFA前后分别与不同环境匹配后,大鼠处于"痛环境"与"非痛环境"时ACC神经元spike的发放频率分别为痛环境(0.85±1.38)imp/s,非痛环境(0.22±0.97)imp/s(P0.05,n=26);3行为学分析痛环境适应前(303.55±61.77)s对比痛环境适应后(140.32±33.52)s(P0.05,n=6)。上述结果显示,脚掌注射CFA的大鼠处于痛环境时诱发ACC神经元spike放电频率增强与行为上的逃避反应同步发生;脚掌注射生理盐水的对照组并无上述反应趋势。结论:大鼠r ACC脑区神经元电活动与疼痛所致的痛厌恶相关情绪的发生有着密切的联系。     

海马区锥体神经元轴突高频电刺激对胞体的影响

目的 深部脑刺激（deep brain stimulation,DBS）利用持续的电脉冲高频刺激（high-frequency stimulation,HFS）调控神经元的活动，可望用于治疗更多脑疾病。为了深入了解HFS的作用机制，促进DBS的发展，本文研究轴突HFS在引起轴突阻滞期间神经元胞体的改变。方法 在麻醉大鼠海马CA1区的锥体神经元轴突上施加脉冲频率为100 Hz的1 min逆向高频刺激（antidromic high-frequency stimulation,A-HFS）。为了研究胞体的响应，利用线性垂直排列的多通道微电极阵列，记录刺激位点上游CA1区锥体神经元胞体附近各结构分层上的诱发电位，包括A-HFS脉冲诱发的逆向群峰电位（antidromic population spike,APS）以及A-HFS期间施加的顺向测试脉冲诱发的顺向群峰电位（orthodromic population spike,OPS），并计算诱发电位的电流源密度（current-source density,CSD），用于分析A-HFS期间锥体神经元胞体附近动作电位的生成和传导。结果 锥体神经...     

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。     

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．     

液压打击损伤后海马CA1区神经元兴奋性变化的研究

为考察脑损伤对海马CA1区锥体神经元电活动的影响并研究大黄素对神经元的超兴奋性和突触传递的作用,应用液压打击大鼠脑损伤模型和细胞外记录方法提取诱发的海马CA1区场兴奋性突触后电位(fPSP)和群峰电位(PS),进行相关的数据处理和分析。发现损伤侧比非损伤侧的fPSP斜率明显升高,PS波峰个教显著增加,而PS潜伏期明显减小;在灌流液中施加大黄素,CA1区诱发场电位明显减弱。研究结果表明：颅脑损伤可造成海马CA1区锥体神经元的迟发性过度兴奋;大黄素对神经元的兴奋性有抑制作用,可能对颅脑损伤后的中枢神经系统具有保护功能。     

丙泊酚拮抗戊四氮对大鼠海马CA1区动作电位和突触传递的影响

目的：观察戊四氮对大鼠海马CA1区动作电位（action potential,AP）和兴奋性突触后电流（excitatory postsynaptic current,EPSC）的影响和丙泊酚的拮抗作用。方法：断头法分离Wistar大鼠海马半脑,切片机切出400μm厚度的海马脑片,全细胞电流钳记录CA1区锥体神经元动作电位发放情况,全细胞电压钳记录电刺激Schaeffer侧支／联合纤维诱发的CA1区锥体神经元EPSC的变化。结果：戊四氮使动作电位发放频率增加,EPSC值降低;丙泊酚拮抗戊四氮的作用,使动作电位发放减少甚至消失,EPSC值上升至加入丙泊酚前的2倍左右。结论：丙泊酚拮抗戊四氮对动作电位和EPSC的作用,所以临床上可用于抗癫痫治疗。     

大鼠全脑缺血后海马CA1区锥体神经元L型钙通道电流的改变(英文)

已有研究表明在脑缺血期间及再灌流后早期,海马CA1锥体神经元细胞内钙浓度明显升高,这一钙超载被认为是缺血性脑损伤的重要机制之一.电压依赖性钙通道是介导正常CA1神经元钙内流的主要途径.实验观察了脑缺血再灌流后早期海马CA1锥体神经元电压依赖性L型钙通道的变化.以改良的四血管闭塞法制作大鼠 15min前脑缺血模型,在急性分离的海马CA1神经元上,采用膜片钳细胞贴附式记录L型电压依赖性钙通道电流.脑缺血后CA1神经元L型钙通道的总体平均电流明显增大,这是由于通道的开放概率增加所致.进一步分析单通道动力学显示,脑缺血后通道的开放时间变长,通道的开放频率增大.研究结果提示L型钙通道功能活动增强可能参与了缺血后海马CA1锥体神经元的细胞内钙浓度升高     

多通道在体记录技术——动作电位与场电位信号处理

多通道在体记录可以同时记录到多个神经元的胞外放电信号以及对应的局部场电位的活动信号。如何对记录到的这两种电信号进行合适的处理,以确保实验结果的准确性,是运用好多通道在体记录技术的关键之一。本文旨在针对多通道在体记录的原始数据,介绍动作电位及场电位信号的常用数据处理方法。动作电位信号属于高频信号,一般用40 kHz的高速采样频率进行采集和记录。根据记录到的神经元胞外动作电位波形,运用主成分分析技术,再结合四电极记录技术的优势,可对来自记录电极周围不同空间位置的神经元放电信号进行良好的甄别,从而获得较精确的单神经元放电时间序列。而局部场电位信号属低频信号(300 Hz),一般用1 kHz的采样频率进行采集和记录。记录到的场电位原始信号需要进行数字滤波,从而分离出场电位信号中不同频率段的节律性振荡。啮齿类动物海马结构中常见的节律性振荡有动物清醒活动及快速眼动睡眠时的theta节律(4~12 Hz);清醒认知活动过程中,伴随着theta节律一起出现的gamma节律(30~80 Hz);以及清醒静止及慢波睡眠时的ripple高频振荡(100~250 Hz)。针对以上处理获得的数据,常用的后续数据分析方法有:神经元放电间隔分析、神经元放电自相关与互相关分析、以及信号的频谱分析等。     

多通道在体记录技术——神经元放电与节律性场电位间的相位分析方法

本文旨在介绍神经元放电序列与节律性场电位间的相位分析方法。多通道在体记录技术能同时记录群体神经元和局部场电位的活动信号。神经元的放电活动一般表征为放电时间序列;而在局部场电位信号中,则包含有不同频率成分的周期性节律振荡。相位分析主要考察神经元放电时刻与周期性节律场电位相位间的相互关系。具体分析时,先运用Hilbert变换计算出某一频段节律场电位信号的瞬时相位值,然后再计算某一神经元放电序列中每个动作电位相对于该节律场电位的放电相位,最后通过考察这些放电相位的分布特性,来判断该神经元与该节律场电位相位间的放电相位关系。如一神经元放电序列对某种节律场电位的相位分布经统计检验不是随机的,则表明该神经元对这种节律场电位有放电锁相关系。Theta相位进动则是一种特殊的神经元放电与周期性节律场电位间的相位关系,也是海马位置细胞放电的基本特性之一。海马位置细胞在位置野内一般呈theta节律簇状放电模式,而相位进动是指每一theta波内放电的theta相位,相对上一theta波会逐渐提前。这一现象可通过对位置细胞放电的theta相位和动物实时位置使用线性模型来描述;并运用圆周线性相关分析法,计算它们之间的相关系数,从而研究位置细胞在位置野中的放电相对于theta相位的进动情况。通过相位分析,可以帮助我们了解神经元放电与节律性场电位信号间的时间信息编码特性。     

在体大鼠膜片钳全细胞记录技术初探

目的：建立在体大鼠膜片钳全细胞记录方法。方法：固定麻醉大鼠后对其顶叶皮层锥体神经元行全细胞记录。结果：成功记录到顶叶内锥体层神经元电压门控性钠离子通道电流及自发突触活动电流。结论：初步建立了在体大鼠膜片钳全细胞记录方法,但对记录的稳定性仍有待于进一步提高。     

大鼠海马脑中枝形吊灯样中间神经元的形态与电生理学特征

在大鼠海马脑片标本上,用微电极记录并标记了４个枝形吊灯样中间,约占所记录到的３９个中间神经元的１０％,与蓝状中间神经元显著不同之处是,这４个神经元均对细胞内去极化电流表现出不同程度的放电频率适应现象,用细胞内注射ｂｉｏｃｙｔｉｎ的方法证实,蓝状中间神经元轴突终末主要分布在锥体在颗粒细胞层,与这些细胞胞体形成接触,而４个枝形吊灯样中间神经元的轴突终末增高度选择性分布在锥体和颗粒细胞轴突始段区,上述结     

大鼠全脑缺血后海马CA1区锥体神经元L型钙通道电流的改变(英)

已有研究表明在脑缺血期间及再灌流后早期,海马CA1锥体神经元细胞内钙浓度明显升高,这一钙超载被认为是缺血性脑损伤的重要机制之一.电压依赖性钙通道是介导正常CA1神经元钙内流的主要途径.实验观察了脑缺血再灌流后早期海马CA1锥体神经元电压依赖性L型钙通道的变化.以改良的四血管闭塞法制作大鼠15 min前脑缺血模型,在急性分离的海马CA1神经元上,采用膜片钳细胞贴附式记录L型电压依赖性钙通道电流.脑缺血后CA1神经元L型钙通道的总体平均电流明显增大,这是由于通道的开放概率增加所致.进一步分析单通道动力学显示,脑缺血后通道的开放时间变长,通道的开放频率增大.研究结果提示L型钙通道功能活动增强可能参与了缺血后海马CA1锥体神经元的细胞内钙浓度升高.     

海马脑片盲法膜片钳全细胞记录技术

本文较为详细地介绍了海马脑片盲法膜片钳全细胞记录技术,对其关键步骤和需要注意的问题进行了重点说明,同时对CA1区锥体神经元突触活动的特点,电压门控性Ca^2 通道以及谷氨酸（glutamate,Glu)γ－氨基丁酸（GABA）受体通道电流性质等进行了观察和分析,实验结果为采用海马脑片盲法膜片钳全细胞记录技术研究海马神经元离子通道动力学性质和中枢神经系统药物对突触活动的影响提供了可靠的依据。     

应用线性硅电极阵列检测海马场电位和单细胞动作电位

近年来,硅材料微电极阵列发展迅速,μ为研究大脑神经细胞活动的时空特性提供了理想的手段.考察了线性硅材料微电极阵列在神经细胞电位检测中的稳定性,以及对于单细胞动作电位检测的有效性.实验结果表明,在麻醉大鼠海马CA1区场电位记录中,上下移动记录微电极200μm,对于正向和反向诱发电位的记录几乎没有影响,说明,线性微电极阵列对于神经细胞的损伤很小,检测性能稳定.电极阵列上处于细胞胞体层的测量点可以有效地记录到CA1神经细胞的动作电位发放,同一记录点上可以清楚地分辨出数个不同神经细胞的发放电位.实验结果显示了硅电极阵列操作简便、检测信号稳定和获取信息多等特点,对于开展微电极阵列应用研究的工作人员具有借鉴作用.     

多通道神经元锋电位检测和分类的新方法

大脑神经元胞外单细胞动作电位(即锋电位)的检测和分类是提取神经元脉冲序列、研究神经系统信息处理机制的关键．为了提高锋电位的检出率和分类的正确性,设计了一种处理多通道锋电位记录信号的算法,用于分析微电极阵列记录的大鼠海马神经元锋电位信号,电极阵列上的测量点排列紧密,4个通道可以同时记录到来自相同神经元的信号．该算法首先利用一种多通道阈值检测法检出四通道记录信号中的锋电位,然后利用一种基于复合锋电位的主成分特征参数分类法将锋电位分类．仿真数据和实验记录信号的检验结果表明：与相应的单通道算法相比,该算法的锋电位检出率和分类的正确性显著提高,并且可以增加单次实验测得的神经元数目．因此,该算法为实现神经元锋电位的自动检测提供了一种简单有效的新 方法．     

氧化还原对成年大鼠海马CA1区锥体神经元外向整流氯通道的调控作用

采用膜片钳内面向外式记录技术,研究急性分离成年大鼠海马CAl区锥体神经元外向整流氯离子通道的氧化还原调控。发现细胞内侧给予氧化剂DTNB(5,5'-dithiobis-2-nitrobenzoic acid),可显著减弱氯通道的活动,IC50值为(28.05±2.42)μmol/L;还原剂DTT(dithiothreitol)对氯通道没有明显影响,但可逆转DTNB引起的抑制效应。说明DTNB不改变通道电导,其引起的通道活动减弱是由氯通道关闭时间延长而开放时间缩短所致。研究还发现,另一对氧化型和还原型谷胱甘肽具有与DTNB和DTT同样的效应。本研究结果显示,成年大鼠海马CA1区锥体神经元外向整流氯通道可以被细胞内氧化还原剂所调控。     

间歇性低压低氧预处理对脑缺血大鼠海马p-p38 MAPK表达的影响

目的:本文旨在观察间歇性低压低氧(IH)预处理诱导脑缺血耐受过程中,大鼠海马CA1区磷酸化p38MAPK(p-p38 MAPK)的表达以及表达p-p38 MAPK的星形胶质细胞数量。方法:将30只健康雄性Wistar大鼠随机分为6组(n=5):假手术(sham)0 min组、IH+sham 0 min组、sham 7 d组、IH+sham 7 d组、损伤性缺血(Is)7 d组、IH+Is 7 d组。通过硫堇染色对各组大鼠海马CA1区锥体神经元进行神经病理学评价;免疫组织化学染色观察pp38 MAPK的表达;免疫荧光双标法观察表达p-p38 MAPK的星形胶质细胞数量。结果:IH预处理可以诱导脑缺血耐受,同时引起大鼠海马CA1区p-p38 MAPK的表达明显增加,且上调星形胶质细胞中p-p38 MAPK的表达。结论:低压低氧预处理促大鼠海马CA1区锥体神经元和星形胶质细胞中p-p38MAPK上调可能是IH预处理保护脑的一个途经。