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。     

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。     

大鼠多通道在体记录北大核心

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。     

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。     

离体灌流蟾蜍心脏单心室肌细胞动作电位记录

本文采用悬浮式玻璃微电极记录了离体的灌流的蟾蜍心脏动作电位。这种方法既保持心脏的完整性,又易快速清除心脏里的药物。本文记录了25只正常蟾蜍心脏动作电位,效果令人满意。另外,还观察了几种药物及离子对蟾蜍心室肌单个细胞动作电位的影响,结果也很好。     

利用吸引电极记录家兔在体心脏单相动作电位的实验分析

本文分析了利用吸引电极记录家兔在体心脏单相动作电位(MAP)的实验技术。结果表明,吸引电极抽吸负压的大小是影响 MAP 记录稳定性的基本因素;电极部位的心肌出血则是引起 MAP 波形畸变的重要原因。兔心脏的心尖部位不易出血,因而是记录 MAP 的最适部位。改进的弹簧银球电极可以减少畸变波形。观察了缺血和几种特异性药物对 MAP 的影响,说明 MAP 能反映出心肌复极过程的变化,对于分析心肌的某些电生理特性有一定的实用价值。     

蛙离体单根有髓鞘神经纤维静息电位与动作电位细胞内记录方法

本文介绍一种记录蛙离体单根有髓鞘神经纤维的静息和动作电位的细胞内记录方法,包括神经干标本的制作和固定、微电极和刺激电极的制备、简易防震和静息与动作电位的记录.该方法记录的静息电位和动作电位幅值,在30min 内可保持相对稳定。     

离体神经动作电位不同记录方法对刺激伪迹的影响

在蟾蜍离体神经动作电位记录中,系统地观察了不同引导方法与不同刺激方法对刺激伪迹的影响,并且分析了伪迹产生的原因。用隔离变压器刺激神经,刺激电流通过刺激电极与引导电极间的神经、栅漏电阻以及隔离变压器与地之间的电容所组成的阻容串联电路时在栅漏电阻上的分压输入到放大器即表现为伪迹。采用适当的引导方法或减小刺激装置与地间的电容,都可以减小刺激伪迹。当以隔离变压器刺激神经时采用单边输入引导方法将近刺激侧的引导电极接地,伪迹不会很大。不论单边或双边输入引导,在刺激与引导电极之间离引导电极3—5毫米处加一接地电极能使伪迹更进一步减小,甚至完全消失。     

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。     

小鼠在体海马长时程增强记录技术

目的:建立记录小鼠在体海马"前穿通纤维-齿状回"(PP-DG)神经通路长时程增强(LTP)的方法.方法:动物麻醉后固定于立体定位仪上,参照立体定位参数将刺激电极插入至前穿通纤维,记录电极插入至DG颗粒细胞层,而后进行LTP的诱发和记录.结果:对各种实验条件优化后,成功记录了Balb/c小鼠海马PP-DG通路LTP.应用该方法对快速老化模型小鼠(SAM)的快速老化亚系SAMP8和抗快速老化亚系SAMRl海马神经突触可塑性进行考察,结果表明在体海马LTP与脑片LTP和行为学实验结果相符.结论:成功建立了小鼠在体海马PP-DG通路LTP的记录方法,可用于整体动物神经突触可塑性的评价.     

单相动作电位技术在猫在体心脏触发性活动研究中的应用

应用接触电极记录心脏单相动作电位(MAP)是80年代发展起来的新技术。MAP是心肌局部细胞群的电活动,它与单细胞跨膜动作电位(TAP)具有基本相同的形态、间期和复极化过程。自1985年开始,很多研究者将其用于在体心脏触发性活动的研究。触发性活动是近年来提出的心律失常发生机制的新概念,包括早期后去极化(EAD)、延时性     

大鼠在体海马CA1区场电位引导新技术——刺激/记录/给药一体化装置的开发和应用

大鼠海马场电位记录是研究学习记忆的一个重要手段,尤以在体记录更具生理学意义.为克服目前在体海马场电位记录的弊端和诸多不便,提高实验效率,设计并完善了一套简便易行,融刺激、记录、给药于一体的大鼠海马在体CA1区场电位实验技术.将雄性SD大鼠麻醉后固定于脑立体定位仪上,利用自制的刺激/记录/给药联合装置,引导海马CA1区场兴奋性突触后电位(fEPSP).结果表明,使用刺激/记录/给药联合装置能长时间稳定记录由测试刺激诱发的海马CA1区fEPSP.高频刺激条件下,能成功诱导早期时相长时程增强(E-LTP)和晚期时相型长时程增强(L-LTP).海马内注射AMPA受体阻断剂CNQX(100μmol/L,1μl)可迅速抑制fEPSP,注射NMDA受体拮抗剂AP-5(100μmol/L,1μl)可明显压抑LTP,药物发挥作用的时间较侧脑室给药明显缩短,剂量减少.采用此联合装置还成功实现了PPF的稳定记录.总之,采用刺激/记录/给药一体化技术进行在体海马CA1区场电位记录的特点是简单、可靠、高效,可以为开展脑认知功能活动的电生理学研究奠定良好的基础.     

利用接触电极记录人或动物在体心脏的单相动作电位

单相动作电位(monophasic action potential,MAP)与单个心肌细胞的跨膜动作电位(transmembrane action Potential,TAP)具有同样的形态和间期,能较精确地反映心肌细胞的去极化和复极化过程。以往采用吸引电极(Suetion electrode)容易造成吸引部位的心肌损伤、出血,并引起波形畸变、振幅下降,持续时间也短,限制了它的临床     

利用普通电极导管测定在体心脏单相动作电位的研究

采用吸引电极记录的在体心脏单相动作电位(MAP)与同时用玻璃微电极记录的单个心肌细胞的跨膜动作电位(TAP)具有同样的形态。然而,因吸引部位心肌损伤、出血、MAP波形畸变、振幅下降等,限制了实验,尤其是临床研究的应用。1983年国外有人利用特制的接触电极导管稳定地记录了人的在体心脏MAP。我们利用普通国产电极导管也较理想地测定到了兔和人的在体心脏MAP。现介绍如下。     

多通道记录(MR)及其与气相色谱联用技术(GC-MR)在昆虫嗅觉生理上的应用

多通道电生理记录(Multiunit recording,MR)和气相色谱(Gas chromatography,GC)-多通道电生理记录(GC-MR)是昆虫化学生态学中研究昆虫对气味化合物神经元反应非常重要和前沿的电生理技术,在研究昆虫对植物气味和性信息素的嗅觉反应机制以及高灵敏性筛选活性化合物等方面具有非常重要的作用。本文介绍这一技术的基本原理、操作步骤和应用实例,并详尽说明了使用中应该注意的事项。     

双电极绑定技术记录在体大鼠海马CA1区长时程增强

目的:探讨双电极绑定条件下记录大鼠在体海马CA1区长时程增强的可行性。方法:雄性Wistar大鼠乌拉坦麻醉;脑立体定位仪上埋置脑室导管;安装自制的刺激/记录绑定电极;引导基础性场兴奋性突触后电位(fEP-SP);强直刺激诱导长时程增强(LTP)。结果:绑定后的刺激和记录电极能可靠地引起海马CA1区fEPSP,fEPSP的出现率几乎100%;基础性fEPSP记录可保持长时间稳定;高频刺激成功诱导出LTP并维持达3h以上,诱导率约67%;双脉冲易化记录稳定、可靠;脑室注射β淀粉样蛋白(Aβ)对LTP显示出明显的压抑作用。结论:采用双电极绑定技术进行在体海马LTP记录简便易行、节省资源、引导fEPSP和诱导LTP的成功率较高,有望成为一项重要的研究学习和记忆机制的电生理辅助手段。     

信号处理技术在生物分子序列分析中的应用

信号处理技术在生物分子序列分析中的应用主要包括周期分析、基因预测、相似和重复序列分析、蛋白质分子结构预测等。涉及的技术方法有：Fourier变换、小波变换、相关分析、分形技术、非线性信号处理技术等。本文将全面回顾这些应用。     

在体神经元胞外记录用于大脑皮层可塑性研究

神经元网络可塑性是大脑学习和记忆功能的基础,可塑性的变化也是某些脑功能疾病的成因。研究大脑皮层可塑性不仅可以为认识可塑性机制提供基本方法,也可对自然衰老过程和神经退行性疾病的病理过程进行观测,进而可以为评价抗衰老药物和治疗神经退行性疾病提供新方法。本文基于经典的大鼠胡须配对模型建立了一套实验方案,通过在体细胞外记录实验的数据分析,比较修剪胡须后相同时间内神经元感受野不对称变化程度的差异,衡量不同生理条件下大鼠体感皮层神经元网络可塑性。本文以中年和青年大鼠体感皮层神经元网络可塑性比较为例,详细介绍了实验方法中的关键技术和操作,如皮层D2功能柱的定位和D2功能柱内不同层神经元的定位等,结果和我室以前相关研究证明了此实验方案的可行性。     

家兔在体胫骨前肌单纤维动作电位及颤抖（jitter）值的测定

用自制的jitter数据处理仪配合计算机,采用细胞外引导单纤维动作电位(SF-AP)的方法,观察了家兔在体胫骨前肌SF-AP的特征和在同一运动单位中相邻两条肌纤维重复兴奋时,电位对(potential pair)间隔时间的变异,即颤抖(jitter)。(1)家兔胫骨前肌SF-AP呈光滑先正后负的双相锋电位,其振幅在3mV以上,锋电位持续时间约在1-1.5ms。(2)对7只家兔在体胫骨前肌同一位置引导出来的936个jitter值经自制的jitter数据处理仪及微机统计学处理,均值为31.56μs,百分位数P_(75)-P_(25)为54.99-14.61μs。(3)单肌纤维jitter值的频率直方图多趋于正偏态分布,下限值小于人体骨胳肌正常下限,提示人与家兔骨胳肌SFEMG的jitter值范围略有区别。