强直电刺激嗅内皮质—海马环路诱发CAI神经元的癫痫同步性膜电位振？…

目的和方法：４００－５００μｍ大鼠水平脑切片吸封闭的ＥＣ－海马环路。强直电刺激（６０Ｈｚ,２ｓ）海马Ｓｃｈａｅｆｆｅｒ侧支诱发癫痫放电,全细胞记录ＣＡ１胞体层单个神经元电活动,同步记录相应树突外场电位,探讨单个神经元膜电位振荡特性和细胞外癫痫电活动之间的关系。结果：（１）强直电刺激诱发ＣＡ１神经元膜电位后放性振呈宽频特征（３－１００ＨＺ）。以θ节律多见,跟随在刺激引起的膜电位去极化或超极化偏移之后     

清醒状态下电刺激大鼠上矢状窦模型后脑内Fos阳性神经元的分布

目的清醒状态下电刺激大鼠上矢状窦后免疫组织化学染色观察Fos阳性神经元在脑内的分布情况。方法雄性SD大鼠,手术暴露上矢状窦后电刺激硬脑膜,应用免疫组织化学染色技术观察Fos阳性神经元在脑内的分布并绘图。结果电刺激后Fos阳性神经元在脑内分布广泛,主要集中在高颈段脊髓后角,三叉脊束核尾侧亚核,中缝核簇,中脑导水管周围灰质,脚间核及下丘脑等区域。结论脑内的多个区域参与了偏头痛的发生和发展过程,除与疼痛的信息传递和调控有关外,与情感、植物神经等调控有关的核团也参与其中。     

电针及刺激大鼠下丘脑室周核、弓状核对中缝大核神经元放电的影响

清醒箭毒化雄性大鼠在人工呼吸维持下,观察电针对中缝大核(NRM)的效应。实验显示电针可使 NRM 单个神经元放电增加。且此效应可被静脉注射纳洛酮完全阻断,表明它是通过内源性鸦片样物质(OLS)作用于鸦片受体而实现的。进一步电刺激 OLS 二系统中与镇痛有关的核团:下丘脑室周核(HPV:富有脑啡肽能神经元的部位)和弓状核(AR:β-内啡肽能神经元集中之处),发现分别电刺激单侧 HPV 和 AR 对 NRM 神经元亦起兴奋作用,与电针效应的幅度、形式和时程基本一致。静脉注射纳洛酮不仅能阻断电针对 NRM 的效应,且使 NRM 神经元自发放电率降低,说明“正常情况下”脑内 OLS 系统即对 NRM 具有紧张性激活作用。     

强直电刺激嗅内皮质-海马环路诱发CA1神经元的癫痫同步性膜电位振荡行为

目的和方法 :4 0 0～ 5 0 0 μm大鼠水平脑切片含有封闭的EC 海马环路。强直电刺激 (60Hz ,2s)海马Schaeffer侧支诱发癫痫放电 ,全细胞记录CA1胞体层单个神经元电活动 ,同步记录相应树突区细胞外场电位 ,探讨单个神经元膜电位振荡特性与细胞外癫痫电活动之间的关系。结果 :①强直电刺激诱发CA1神经元膜电位后放性振荡行为呈宽频特征 (3～ 10 0Hz)。以θ节律多见 ,跟随在刺激引起的膜电位去极化或超极化偏移 (paroxysmaldepolarizingorhyperpolaringshift,PDSorPHS)之后 ,振荡波的上升支和下降支分别由膜电位去极化 超极化或超极化 去极化成分构成 ;②逐渐增强的IPSP构成了膜电位振荡的起搏成分 ,继而反弹形成锋电位和阈下振荡 ,与细胞外癫痫样电活动同步 ,并促成癫痫放电由紧张性向阵挛性形式转变 ;③发现了电偶联电位 (spikelets)以及细胞之间的染料偶联现象。结论 :单个神经元作为振荡器可以启动群体神经元超同步化癫痫样电活动 ;缝隙连接可能参与了膜电位振荡的启动与场电位癫痫样电活动的同步作用。     

微弱电刺激对失眠者睡眠状况及睡眠脑电影响的初步研究

根据睡眠是由脑内亿万神经元同步振荡所刻划的观点［１］,及各种电刺激对动物睡眠影响的实验［２,３］,设计了用特定θ频率的正弦波微弱电流,刺激失眠病人颈部安眠２穴,以观察其对受试者脑电频率的客观影响。其结果是刺激后失眠病人由醒到２期的脑电记录中,θ波逐渐增加,增加了病人的总睡眠时间。这启示我们这种脑部的特殊频率微弱电流刺激,可能有引起脑部神经元群的共振现象,改变了受试者脑电中频率成分的分布特征,从而有助于失眠的治疗。这一现象是值得进一步研究的。     

电刺激大鼠脚内核对脚桥核神经元放电的影响

目的:观察电刺激大鼠脚内核(EP)对大鼠脚桥核(PPN)神经元自发放电的影响,进一步探讨脑内电刺激治疗帕金森病(PD)的机制。方法:应用细胞外记录的方法观察不同频率电刺激(强度0.6 mA,波宽0.06 ms,时程5 s,频率5 Hz、10Hz、20Hz、50Hz、100Hz、150Hz、200Hz)大鼠EP对PPN神经元放电的影响。结果:实验记录了大鼠33个神经元的自发放电,其放电频率在3.6~52.2Hz之间,平均为(15.95±8.56)Hz;当刺激频率为100Hz时,抑制效应最显著(P<0.05)。结论:高频电刺激大鼠EP对PPN神经元自发放电的影响主要为抑制作用,提示高频刺激EP可通过抑制PPN神经元活动参与PD的治疗。     

伏核对心血管活动的作用及其与阿片肽的关系

本文对乌拉坦麻醉大鼠采用电刺激伏核和脑内微量注射等方法,观察伏核对血压、心率的影响:(1)电刺激伏核具有明显的血压降低和心率减慢作用。(2)红藻氨酸微量注入伏核可消除上述反应。(3)伏核内注射纳洛酮可阻断电刺激伏核的心血管抑制反应(简称电刺激效应);μ受体激动剂DAGO微量注入伏核也能引起血压降低和心率减慢,减少幅度与电刺激效应相似,而κ受体激动剂U-50无此作用。(4)电刺激伏核时于蓝斑内记录到抑制性自发电活动,频率减慢,波幅交大、变宽。(5)切除颈部双侧迷走神经消除了电刺激伏核的心率变化,但降压反应依然存在。以上结果提示:伏核内某些神经元与心血管活动有关,并且至少涉及阿片肽能神经元及μ阿片受体。蓝斑和迷走神经可能参与上述心血管抑制反应。     

光刺激移植视网膜诱导大鼠上丘FOS的表达

目的 用光反复刺激移植视网膜,观察脑内上丘c-fos的表达情况,检测移植视网膜能否对光刺激作出反应。方法 设实验组与对照组,用免疫组化方法显示脑内上丘c—fos的表达。结果 实验组移植视网膜与非移植视网膜大鼠在光反复刺激后1小时,脑内上丘出现明显的c-fos免疫反应阳性神经元,停止光刺激后2～3小时阳性神经元数量达到高峰。结论 光刺激移植视网膜能诱导脑内上丘c—fos的表达,提示移植视网膜具有对光刺激作出反应的能力。     

小脑电刺激对家鸽乙酰胆碱酯酶活力的影响

选用成年健康家鸽,对小脑进行连续电刺激后,分别抽取家鸽外周血清及全脑测定乙酰胆碱酯酶活力变化,以探讨鸟类小脑刺激与乙酰胆碱酯酶活力变化之间的相关性.结果 表明:在刺激小脑皮层后,家鸽外周血清中乙酰胆碱酯酶活力显著上升(P＜0.05);而在刺激小脑皮层后,脑组织中乙酰胆碱酯酶活力显著降低(P＜0.05).推测电刺激引起外周组织乙酰胆碱释放,从而引起肌肉强直,血清中胆碱酯酶的活力升高.而电刺激小脑使抑制性神经元功能兴奋,脑中胆碱能神经元功能减弱,乙酰胆碱的释放减少,脑组织中胆碱酯酶的活力降低.     

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.     

小脑间位核和顶核对下丘脑外侧区神经元电活动的影响

电刺激猫小脑问位核和顶核可以影响下丘脑外侧区神经元的电活动,其中有一些神经元是葡萄糖敏感神经元.这一结果揭示小脑不仅具有经典的躯体运动调节功能,同时也可以通过小脑-下丘脑通路参与机体非躯体活动的调节.     

前额皮层功能的电生理学研究近况

运用电子计算机处理以及用清醒、自由活动的动物,对单个神经元电活动记录等技术的研究表明,前额皮层神经元不仅能对多种简单感觉刺激和有行为意义的刺激产生反应,而且也与空间信息及非空间信息的保持和处理有关,同时也参与习得性运动的发动。有些前额神经元还和动物行为反应的正确或错误以及是否获得奖励有关。     

大鼠下丘脑弓状核区在唇针镇痛中的作用

下丘脑弓状核区和脑内参与痛觉调制的结构有复杂的纤维联系,脑内β-脂肪激素-β-内啡肽-ACTH 神经元系统的胞体亦主要集中于下丘脑弓状核区。本实验用电解损毁、H 刀游离和电刺激大白鼠弓状核区的方法,研究该区在痛觉调制和唇针镇痛中的作用。(1)电解损毁或 H 刀游离弓状核区后基础痛阈未见明显改变,但唇针镇痛效应均明显降低。(2)单纯电刺激弓状核区能明显升高基础痛阈;唇针和电刺激弓状核区同时进行时的镇痛效应比单纯唇针时的镇痛效应有明显提高。根据这些结果,讨论了下丘脑弓状核区在大白鼠唇针镇痛中的作用。     

Agrotis segetum雄蛾触角叶性信息素反应神经元对电刺激触角神经的反应

为探讨电刺激Agrotis segetum雄蛾触角神经是否可以作为MGC中神经元的识别手段,采用细胞内电生理记录方法,共记录34个对性信息素有反应的MGC神经元,并测试了其中12个神经元对性信息素刺激的反应,22个神经元对性信息素刺激和电刺激的反应。结果表明,MGC神经元对性信息素及电刺激的反应模式基本一致,为一种双相反应模式。两种刺激方式均能诱导出兴奋反应,电刺激得到的兴奋反应比由信息素刺激引起的要短;MGC神经元对两种刺激的超极化反应（抑制反应）幅度影响没有显著性差别,在电刺激实验的22个神经元上,超极化反应幅度和抑制时间都与神经元本身放电频率有一定的相关性。超极化反应是在LN参与下一定的神经回路对刺激所产生的反应而形成的。这提示两种刺激所作用的神经回路应是一致的,但从整个实验过程记录到的神经元情况来看,还须进一步结合形态学实验来验证电刺激触角神经作为MGC神经元的识别手段。     

兔海马乙酰胆碱敏感神经元在瞬膜条件反射不同阶段中的作用

本工作应用经典瞬膜条件反射和电生理学的方法,研究海马中的胆碱能传递在学习和记忆过程中的作用。实验在11只新西兰白兔上进行。音调和气流刺激角膜的结合训练过程中,在海马背部记录到和瞬膜条件反射的发展平行,并先于条件反射行为的神经元放电增加。在条件反射形成初期阶段,侧脑室注射胆碱受体阻断剂——QNB 后,海马的学习相关性电活动受到阻抑,瞬膜条件反射消失,但非条件瞬膜反射仍然存在。条件反射巩固后,QNB 仍然使海马的学习相关性电活动受到阻抑,但瞬膜条件反射不受影响。实验证明,在瞬膜条件反射形成过程中起主导作用的海马神经元是对乙酰胆碱敏感的神经元,但在条件反射巩固以后,海马以下水平的脑结构发展了在这种简单学习模式中的功能自主性。     

化学刺激或电刺激大鼠穹窿下器官诱发的饮水行为和脑内c-fos表达

目的对化学刺激和电刺激穹窿下器官(subfornical organ, SFO)诱发的饮水量和脑内c-fos表达的结果是否不同进行比较. 方法向大鼠SFO内微量注射L-谷氨酸作为化学刺激,用恒流刺激SFO作为电刺激,记录诱发的1 h内饮水量,用免疫组化方法检测脑内Fos蛋白表达.结果电刺激和化学刺激SFO均能诱导相似的饮水行为,其诱饮率分别为75%和85.7%,1 h平均饮水量分别为(0.28±0.22) ml 和(0.31±0.15) ml ,明显高于各自的对照组(P<0.05),并均能使前脑的 11个脑区(终板血管器官, 正中视前核,室旁核,视上核,下丘脑外侧区,丘脑室旁核,联合核和中央内侧核,终纹床核,穹窿周背区和无名质)和后脑的4个脑区(最后区,孤束核,臂旁外侧核和中缝背核)相似的Fos蛋白表达.结论刺激SFO所诱导的饮水行为和脑内Fos蛋白表达是激活其神经元胞体的结果.     

深部脑刺激对大鼠丘脑底核神经活动的影响

为了探求高频电刺激对受刺激核团的影响,在高频刺激丘脑底核的同时,同步记录了大鼠丘脑底核神经元活动．针对同步记录中刺激伪迹的难题,研究并应用了高效的刺激伪迹滤出算法,恢复了被掩盖的神经响应,且失真小．研究了刺激幅度、频率与神经元神经响应类型的关系,以及在临床治疗有效刺激参数下,高频刺激对神经元平均放电率的影响．研究结果显示,放电率的变化可能与帕金森症病理状态无直接关系,爆发式放电增多更可能是帕金森发病潜在的电生理基础,而受刺激核团的自发放电的抑制、放电率的降低及爆发式放电的减少则有可能是深部脑刺激作用机制的一部分．     

大鼠躯体感觉皮质即早基因c-fos表达的研究

选择性地对大鼠单根触须刺激后,通过原位杂交组织化学检测相应的躯体感觉皮质内即早基因c-fos的表达、局部定位以及与刺激强度的关系。结果表明,触须的刺激导致了相应皮质内即早基因c－fos表达增加。脑皮质第4层基因表达最明显。且基因表达量与刺激强度成正比。从脑皮质细胞组成方面证实了c-fos表达主要在皮质第4层的星形细胞;在最强的刺激后,星形细胞邻近的神经元也被标记上了。结果提示：感觉输入可影响即早基因c-fos的表达,即早基因的表达受神经元活动的调节,这种基因调节是神经元整体功能所必需的一部分。     

电刺激诱导大鼠海马癫痫电网络神经信息分析

探讨电刺激致海马(hippocampus,HPC)癫痫网络的神经信息特征和M型胆碱能受体阻断剂东莨菪碱(scopolamine)对该信息特征的调制作用。实验用雄性SD大鼠45只,体重150￣250g。急性强直电(60Hz,2s,0.4￣0.6mA)刺激右侧后背HPC(acutetetanizationoftherightposteriordorsalhippocampus,ATPDH),双电极同步记录同侧HPC网络和单个神经元电活动。分析癫痫发作样高频电振荡(ripple)功率谱(powerspec-trum)、尖波连续发放峰间间隔(interpeakinterval,IPI)和单位时间内平均频率(Hz),并同步分析单个神经元放电脉冲间隔(interspikeinterval,ISI)的变化特征。发现:(1)ATPDH诱导的HPC癫痫放电模式主要包括rip-ple和具有稳定频率特征的尖波样连续发放;(2)东莨菪碱(i.p.)可以提前ripple第1组分最大功率(μV2)与单个神经元原发性单位后放电最大ISI出现的时间,对最大ISI的作用更明显;(3)东莨菪碱可以部分再现重复施加ATPDH诱导出现巨大尖波连续发放IPI和神经元放电ISI平行发展特征。结果提示:M胆碱能受体阻断剂东莨菪碱可以同时调制HPC癫痫网络成员电场和细胞的瞬时编码信息;而成员电场ripple功率谱/连续尖波IPI和神经元放电ISI点分布的对比研究,可以用于分析癫痫网络瞬时编码信息和药物生物学效应。     

时域相干刺激研究进展

脑深部电刺激已成为许多神经和精神疾病的有效治疗方法。然而,侵入性的电极植入会带来手术并发症的风险,并且刺激靶区在植入后很难改变。经颅磁刺激和经颅电刺激等非侵入性刺激方法为调节大脑功能提供了新的途径。但是,尚未证明这些非侵入性脑刺激方法可以直接调节脑深部神经元活动而不影响皮层神经元。因此,这些方法主要用于调节大脑表层脑区的神经活动。时域相干（temporal interference,TI）刺激是通过两个高频电场相互作用,产生低频包络调节神经活动的一种非侵入式脑深部电刺激的新方法,该方法有望解决无创脑深部刺激的需求。本文首先介绍TI刺激的概念以及安全性,然后阐述TI刺激现有研究中的电场分析方法,并讨论电场分析相关的生理模型建模方法和仿真平台以及TI刺激诱发场分布的研究进展与在动物和人体中的应用进展。最后,本文展望了TI刺激技术未来发展方向,以期为无创脑深部刺激研究提供新的研究思路。