高频电刺激改变神经元锋电位的波形

为了正确检测和研究高频电刺激(high frequencystimulation,HFS)期间神经元的动作电位发放活动,进而深入揭示深部脑刺激治疗神经系统疾病的机制,本课题研究HFS期间锋电位波形的变化.在麻醉大鼠海马CA1区的输入神经通路Schaffer侧支上,施加1~2 min时长的100或者200 Hz顺向高频刺激(orthodromic-HFS,O-HFS),利用微电极阵列采集刺激下游神经元的多通道锋电位信号,并获得由O-HFS经过单突触传导激活的中间神经元的单元锋电位波形及其特征参数.结果表明,O-HFS使得锋电位的幅值明显减小而半高宽明显增加,以基线记录为基准计算百分比值,O-HFS期间锋电位的降支幅值和升支幅值分别可减小20%和40%左右,半高宽则增加10%以上.并且,在大量神经元同时产生动作电位期间,或者在比200 Hz具有更大兴奋作用的100 Hz刺激期间,锋电位波形的改变更多,幅值的减小可达50%,宽度的增加可达20%.可以推测,高频电刺激对于神经元的兴奋作用可能升高细胞膜电位,从而改变细胞膜离子通道的活动特性,导致动作电位波形的改变.这些结果支持深部脑刺激具有兴奋性调节作用的假说,对于正确分析高频电刺激期间神经元锋电位活动具有指导意义,也为进一步研究深部脑刺激(DBS)治疗脑神经系统疾病的机制提供了重要线索.     

关于自动去极化电位时相定位归属的己见

任何一个可兴奋细胞兴奋的全过程都依次为：由静息电位去极化在达到阈电位之前的局部电位一锋电位（动作电位）-膜电位复极化恢复到兴奋以前的静息水平这样三个大致时相。其中阈电位之前的局部电位（local potential）是整个兴奋过程的最初阶段,是触发细胞产生真正意义兴奋（动作电位）的启动电位。虽然在不同的可兴奋细胞这个启动电位的名称不完全一样,譬如在骨骼肌细胞称之为终板电位（end—platepotential）,在感受器称之为感受器电位（或发生器电位,generator potential）,在神经称之为局部电位,但是其电位的本质意义都一样,即它们都是由外界刺激而发生、当去极化达到细胞本身的阈电位水平时,     

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．     

不发生冲动的神经元与非神经细胞的冲动

以往一般将神经冲动作为神经元活动的基本方式,树突向胞体输入信息,而轴突则输出信息。近来发现,树突可作为突触前成份起作用,神经突起上的等级性电位可能以电紧张方式扩布,影响其末端的递质释放。又发现,动物的一些非神经细胞以及多种植物细胞均能发生冲动。由此看来:(1)神经元间的相互作用可能较以往所知的更为复杂,局部神经元回路在脑功能中的地位应给予足够重视。(2)冲动的作用可能不仅限于信息的传送,而涉及动、植物界更广泛的功能。     

浅析神经冲动的产生及其机制

结合高考例题及解析对静息电位、动作电位、局部电流等概念进行详细阐述,帮助学生正确理解和掌握有关神经冲动的产生及其机制的知识点,提高解题能力。     

人离体新皮层神经元的神经生物学特性

活检得到的人离体新皮层神经元的神经生物学研究表明,人新皮层神经元包括快锋电位和规则锋电位两种细胞类型,并存在局部抑制性突触环路和局部兴奋性突触环路,以兴奋性和抑制性氨基酸为重要的神经递质。另外,神经元的神经生物学特性还与胞外钙镁离子浓度有关。     

神经胶质细胞的生理

神经胶质细胞(NG)的总体积占脑的一半,数量远远超过神经元。NG膜电位大于神经元的膜电位,且完全决定于[K~ ]_0。NG 不产生动作电位。神经元与 NG 之间为细胞外间隙。神经元活动时(不论是兴奋性或抑制性神经元)有 K~ 释放至细胞外间隙,引起 NG 去极化。NG 去极化值的大小反映神经元活动的数量及频率。NG 可以限制 K~ 的扩散,故 NG 虽不影响神经的传导,却可影响其后电位。尚有一些令人感兴趣的问题,有待进一步澄清或深入。例如:[K~ ]_0的改变是否引起 NG 的代谢反应、NG 对递质的浓度有无影响及能否调节、以及 NG 与癫痫发作有何关系等等。     

关于生理学中抽象动态概念教学方法的探讨

人体及动物生理学是研究机体生命活动机理的一门科学。机体是由各个器官组成的一个统一的有机体,为了保持生理功能的稳定,使机体处于一个正常的活动状态,各个器官的活动必须随时进行调整,即各个器官的活动永远处于一个动态的变化之中。电生理学研究表明,组成器官的组织和细胞的活动都是以电活动为基础的,由电活动转变为神经冲动、肌肉运动、腺体分泌、心脏跳动……有很多重要的概念不像动物和植物的形态和结构,可具有一个可见的具体形象来进行观察和研究,如神经元的动作电位和传导,心脏的电活动和射血过程,胸膜腔内负压,神经冲动…     

兔腹部迷走神经、内脏大神经活动在孤束核中的相互作用

本实验在67只家兔身上分别观察了电解损毁孤束核(NTS)前后刺激腹迷走神经和内脏大神经中枢端对血压的影响,以及刺激这两种神经中枢端对 NTS 神经元放电活动的影响。结果表明:来自腹迷走神经和内脏大神经的感觉冲动不仅都可以投射至 NTS,而且这两种传入冲动在 NTS 还存在着会聚现象。一种传入神经的阈下刺激(背景刺激)可以削弱另一传入神经的血压效应,一种传入神经的(背景刺激)可以抑制另一种神经元引起的 NTS 神经元电活动。本文对这两种传入冲动之间存在的相互作用关系的可能机制及意义进行了讨论。     

神经冲动积分仪

本文主要介绍一种新的神经冲动积分仪结构原理。由于在仪器设计中,采用了线性的模数转换和十二位(BIN)的数模转换电路,配合其它数字逻辑之后,使仪器除了具有置零积分,平均值电路功能外,还具有频率直方图和幅度直方图处理功能,并同时有六位数字显示和声音监听,尤其更适合于用来描绘变化较慢而又需长时间观察的各种生物电的实验信息。线路中由于设置了去除电刺激伪迹装置和阈值电平调节,使仪器能有效地抑制各种干扰信号。     

现代生理学发展中的大师——谢灵顿

谢灵顿与现代神经生理学谢灵顿(Charles Scott Sherrington,1857—1952,英)的脊髓反射和中枢神经系统整合作用研究是现代神经生理学的开创性代表工作之一。他的工作是作于生理学中能够测定动作电位、突触电位等电变化和对神经冲动传导实质具有明确概念之前,他所提出的论据、名词和概念都已成为今天的神经科学的基础。     

观察神经干动作电位的简易方法

从中学到大学的生物学教学,只要论述到神经系统,都要涉及到神经冲动。众所周知,神经冲动表现为神经动作电位。1939年,Hodgkin等利用微电极技术在枪乌贼的巨轴突上测定了神经动作电位,至今已有几十年历史。但由于条件的限制,目前中学生物学和生理卫生教学中,往往对这样的经典实验望而生畏。     

神经元对于高频电刺激的动态响应

深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)在许多神经系统疾病的临床治疗上都展现出良好的应用前景,然而,其作用机制尚不明确.常规DBS采用高频刺激(high frequency stimulation,HFS)的脉冲序列,这种窄脉冲最容易激活神经元结构中的轴突部分,通过轴突的投射,将HFS的作用传播至下游神经元.因此,为了探讨DBS的作用机制,并鉴于海马脑区是治疗癫痫和痴呆症等疾病的重要靶点,我们研究了海马区轴突HFS对于下游神经元的作用.对麻醉大鼠的海马CA1区传入神经通路Schaffer侧支施加1 min的100 Hz高频刺激,记录并提取下游CA1区锥体神经元和中间神经元的单元锋电位.计算锋电位的发放率,以及它们与刺激脉冲之间的锁相值(phase-locking value,PLV)和潜伏期,以定量分析HFS期间神经元动作电位发放的变化趋势.结果显示,在传入轴突上施加HFS时,初期会诱发下游神经元群体同步产生动作电位(即群峰电位).在HFS后期(群峰电位消失之后),两类神经元的单元锋电位发放仍然持续,并且发放率较稳定.但是,锋电位与刺激脉冲之间的锁相性逐渐减弱、潜伏期逐渐延长.而且,与中间神经元相比较,锥体神经元锋电位的锁相性更弱、潜伏期更长.这些结果表明,持续的轴突HFS可以诱导下游神经元产生非同步的活动,高频脉冲刺激引起的不完全轴突传导阻滞可能是导致该现象产生的主要原因.本文的研究为揭示脑刺激的作用机制提供了重要信息.     

索曼和吗啡对猫膈神经和肋间外神经放电的影响

在乌拉坦氯醛糖混合麻醉猫上,平静呼吸时膈神经和肋间外神经α纤维单纤维放电时程、冲动数、冲动频率及休止期经统计处理无明显差别。切断双侧迷走神经后呼吸深慢,两种神经的冲动频率升高、放电时程延长及冲动数增多。窒息时两种神经电活动先增强,然后同时停止活动。索曼0.2—3μg 椎动脉或10—20μg/kg 静脉注射后,主要抑制膈神经放电的占85%和87%,无主要抑制肋间外神经的反应。椎动脉注射吗啡0.5—5mg,主要抑制肋间外神经放电的反应则占58%,无抑制膈神经放电的反应。从膈神经元所在的颈髓局部浸润索曼不能停止膈神经节律吸气放电。以上结果表明,主要支配膈神经的延髓呼吸神经元背侧组(DRG)和主要支配肋间外神经的腹侧组(VRG)在平静呼吸时活动无明显差异。而索曼和吗啡可使这两个细胞核团表现不同的反应。     

神经脉冲的电位分级加权记数方法

神经放电脉冲(即动作电位)是神经系统内信息传递的一种重要形式。对某种确定的神经来说,脉冲的幅度和波形在传递信息方面是没有意义的。重要的是其频率的变化,所以统计脉冲数量在时间上的分布和变化是研究神经传递信息的重要方法。     

关于耦合神经元活动时的能量原理

最近美国耶鲁大学的神经科学家们用实验数据表明,哺乳动物大脑皮层中神经信号的传递是一个代价昂贵的能量支出过程,而神经信号的编码是与能量代谢紧密地耦合在一起的,但是到目前为止还无法定量给出神经元活动时的能量函数。在这篇文章中,能量原理被用于神经活动和神经信息处理机制的研究,在电生理实验数据的基础上,建立神经元活动的用能量函数表示的运动方程。结果表明用能量函数表达耦合神经元的阈下电活动和动作电位,数值计算结果与用Hodgkin-Huxley方程所描述的动作电位一致。从而有可能依据能量原理从脑信息处理的角度揭示和理解大脑神经网络系统的信息表现规律。     

大鼠下丘脑薄片视上核神经元的细胞内生物电记录

从成年Ｓｐｒａｇｕｅ－Ｄａｗｌｅｙ大鼠用振动切片机制备含有视上核的下丘脑冠状薄片（５００μｍ厚）,并对视上核神经元（ｎ＝１７）进行常规细胞内生物电记录。测得静息电位－６０±８ｍＶ,膜输入电阻１７３±５８ＭΩ,时间常数１０．２±３．９ｍｓ,动作电位幅度６５±１２ｍＶ,阈电位－４４±７ｍＶ,由Ｉ─Ｖ曲线测得斜率电阻１５８±６２ＭΩ,大部分细胞还显示内向整流特性。在静息电位状态下,５７％细胞保持静息,４３％有自发锋电位发放。细胞的锋电位发放模式７８％为时相型,２２％为持续型。外源性去甲肾上腺素（ｎ＝７）或谷氨酸钠（ｎ＝５）可引起伴有膜电阻减小的去极化反应,并可导致锋电位的串发放。     

乌头碱对神经肌肉接头电活动和神经干复合电位作用的观察

利用大白鼠离体膈神经膈肌标本和猫在体腓肠神经与腓肠内侧肌神经观察了乌头碱对神经肌肉接头电活动和神经千复合电位的作用,结果如下:1.大白鼠神经肌肉标本在乌头碱(1.7×10~5)作用下,20分钟阻遏间接刺激引起的肌肉收缩,此时肌纤维静息膜电位无显著变化,在神经干上通常仍可记到复合电位。这种阻遏的可逆性很差。标本对乌头碱的最早反应是增大收缩幅度,出现自发活动,这种作用是通过接头的。2.新斯的明对乌头碱阻遏接头传递无解除作用,但高钙(8mM)却能有效地恢复标本对间接刺激的反应。用小鸡颈二腹肌测定乙酰胆碱的敏感性表明,在乌头碱阻遏神经肌肉间传递后,肌肉乙酰胆碱敏感性有所降低,但并不消失。3.乌头碱在使终板电位消失前不显著改变其时程与振幅。小终板电位在乌头碱作用下先是增加发放频率,最后完全消失。终板电位量子含量的变化是在显著下降前可以看到短时稍有上升。4.1×10~(-4)浓度乌头碱可完全取消猫在体腓肠神经与腓肠内侧肌神经复合电位各成份,冲洗以除去药物后只有少部 A 类纤维可重新传导冲动。1×10~(-5)乌头碱的作用是使复合电位各成份的振幅下降,传导时间延长。乌头碱对复合电位各成份的持续时间无影响。本文结果说明,乌头碱对神经肌肉系统的作用首先是阻遏兴奋在神经末梢的传导,高浓     

迷走神经感觉输入诱发的鲫鱼Mauthner细胞胞内电位变化

实验运用微电极穿刺技术,初步探索了刺激鲫鱼右侧迷走神经在双侧Mauthner(M)细胞胞体诱发的胞内电位变化。结果表明：（1）直接刺激鲫鱼右侧迷走神经,可在同侧或对侧M细胞胞体记录到一种短潜伏期、长持续时间、分级的、复合的突触后电位（postsynaptic potentials,PSPs)。此PSPs表现出明显的强度依从性和频率依赖性。（2）刺激迷走神经诱发的PSPs可使逆向锋电位的幅度降低。（3）肌注士的宁后,PSPs的幅度增高、平均持续时间增加、峰值前移。并且可爆发两个以上的动作电位,上述结果提示：迷走神经到M细胞的通路可能 是由长短不等的神经链群组成的。且此通路中不仅包含有兴奋性成分还包含有抑制性成分,而兴奋和抑制之间的相互关系可能起着调节M细胞兴奋性的作用。     

大鼠离体下丘脑制备成功

神经生理学的在体实验通过逆向激动法鉴定下丘脑的神经内分泌神经元,由于此法记录的稳定性很差。因此,一般只限于记录细胞外电位。最近,通过离体实验的方法已经记录到稳定的细胞内电位;但在制备下丘脑组织成薄片时,往往改变或破坏了鉴定神经内分泌神经元的通路,使电生理鉴定无法进行。Bourque等最近成功地制备出完整的大鼠离体下丘脑。由于它保留着供鉴定用的传出纤维,因此,适用于对神经垂体和结节漏斗部神经内分泌神经元进行细胞外和细胞内电生理与神经药理学研究。将大鼠断头后,立即取出大脑和完整的垂体,然后分离出下丘脑,通过颈动脉血管进行离体灌注。在这样制备的下丘脑标本上,可以持续观察逆向激发电位和周期性突触电位达15小时以上。Bourque等首先