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穴位的外周神经密集支配及其易反射激活特性
目的:分析穴位与经脉的神经末梢支配特点.方法:在40只wistar大鼠和15只SD大鼠上,通过电生理学的外周单神经传入纤维的记录、鉴定和感受野测定以及激活C类纤维并诱发感受野的伊文氏蓝血浆外渗的形态学方法,比较穴位区与非穴位区的神经末梢支配密度的差异,并比较穴位刺激诱发的反射活动与穴位和经脉的关系.结果:按解剖学的标准,在相当于传统的穴位区,神经生理学记录到的A纤维末梢密度及刺激C纤维诱发的伊文氏蓝渗出显示的传入神经末梢的密度,均远比非穴位区高,其中,重点穴位神经末梢为密集,神经末梢密集带沿着经脉的走向分布;穴位刺激特异性地诱发同经性的反射性传出活动.结论:所谓"穴位"实质上是神经支配密集的易兴奋的皮肤/肌肉-神经复合体.
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逆向电刺激大鼠背侧皮神经对相邻脊髓节段Aδ类传入纤维机械感受特性的影响
目的:分析循经分布的Aδ类初级传入纤维在跨脊髓节段信息传递中机械感受特性的改变和意义,从而探讨外周神经参与经络活动的机制.方法:自近中端断离循足太阳膀胱经分布的胸9至胸12脊神经背侧皮支,在其中一支上施加逆向电刺激,以相邻脊髓节段的一支上Aδ类单位放电为指征,测定单位的适应特性、机械感受阈值、感受野形状和面积、感受野的敏感点数及其位置、传导速度等机械感受特性.在相邻脊髓节段皮神经上施加逆向电刺激后,观察上述各种机械感受特性的改变.结果:在67只大鼠上观察了90个Aδ类初级传入纤维的机械感受特性和跨节段刺激对这些特性的影响.快适应和慢适应单位分别占31.1%和68.9%,适应时程为20.82±2.51 sec(n=90).机械感受阈值0.21±0.03 mN.平均感受野面积17.76±3.40 mm2,感受野内敏感点数为1.79±0.11个,77.3%(n=88)的敏感点循足太阳膀胱经背部二直行脉之间分布.逆向电刺激相邻脊髓节段皮神经背侧皮支后(0.45 mA,0.1 ms,20 Hz,持续10 sec),71.9%(n=64)的单位感受野增大,全部单位感受野均值增大为71.98±13.07 mm2,显著大于对照,P＜0.001.每个感受野内平均敏感点数显著增至3.08±0.25个,P＜0.01.71.7%(n=60)的单位机械阈值下降,均值降至0.12±0.04 mN,显著小于电刺激前,P＜0.001.这些机械感受特性的改变大多出现于相同的Aδ纤维群中:都具有慢的传导速度、低的机械阈值、大的感受野和慢适应特性.结论:循经分布的Aδ类机械感受纤维可被相邻脊髓节段上的皮神经逆向电刺激所激活,表明在没有中枢神经系统参与的前提下,两相邻皮节传入神经的外周末梢间产生了信息传递,即相邻脊髓节段的末梢之间的跨节段信息传递,Aδ类纤维参与了这一过程.记录单位的分布及其反应特征均具有循经性,这可能是中医学经络活动的重要机制之一.
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基于视觉感光层功能的菌落图像多强度边缘检测研究
借鉴视觉神经系统在轮廓感知中的独特优势,提出一种基于视觉感光层功能的图像边缘检测新方法.构建以带漏感的积累发放(LIF)神经元电生理模型为基本单元的神经元网络;根据特定时间窗口内各个神经元的脉冲发放情况,对神经元的增强(ON)或抑制(OFF)类别进行判断;通过拮抗式感受野特性以及神经元激励的反馈增强模式,实现弱边缘的凸显;为克服视觉感光层所具有的适应性并凸显弱细节的对比度,对图像进行多方向、多距离尺度的移动,并融合感光层神经元网络脉冲发放率的差异信息,后实现图像边缘的有效检测.以具有丰富边缘特性的20幅菌落图像为样本,以边缘置信度和重构相似度作为评价指标,对多强度边缘进行检测.结果表明,所提出方法可以有效完整地检测出图像多强度边缘,且其对弱边缘检测的重构相似度均值高于0.8,检测准确性有显著的提高(P＜0.05).所提出的利用生理视觉系统特性进行边缘检测,为包含多强度边缘信息的图像处理提供崭新的思路.
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时间因素对触觉和痛觉空间分辨的影响
皮肤对于单个疼痛刺激的定位可能与触觉刺激一样精确,这是因为伤害性感受器和机械性感受器的小感受野的大小是相同的.但是机体对两个同时施加于皮肤的痛刺激的空间分辨能力却比触觉要差,这可能是由于触觉传导通路周围有着更为精密的侧向抑制结构.
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回顾和展望我国微机视野检查技术的创新之路
视觉包括辨认物体和发现目标两种含义:分辨物体精细的形态和颜色特征靠黄斑区,众所周知的术语是视力(visual acuity);发现目标的功能则由整个视网膜承担,俗称视野(visual field),是指受检眼(单眼或双眼)注视不动时能够发现目标的那部分空间范围,又称感受野(receptive field).视野检查(perimetry)是测量受检眼视野中不同部位的视功能.在一个半球面上描述视野的空间投射位置,一般用半子午线(half meridian)和偏心度(eccentrisity)这两个术语标注,类似地球仪上的经度和纬度,二者的交叉点可以准确定位.
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生物视觉与计算机视觉的比较
通过对生物视觉形态学方面的深入研究,探讨了生物视觉产生、发展的结构与机制,尤其是在视觉通路的解剖结构、感受野分层等级假设、视觉信息的并行处理性质及视觉皮层间的反馈和整合作用等方面.同时介绍了当前生物视觉方面的研究进展;另外,本文还对计算机视觉的研究及其与生物视觉的研究进行了对比,指出了两者研究的异同点.
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电刺激大鼠皮神经外周端对相邻脊髓节段皮神经内Aβ纤维的机械感受特性的影响
为观察Aβ类初级传入纤维是否参与相邻脊髓节段外周末梢之间的信息传递及其相关机制, 实验自近中端切断一侧T8～T12脊髓节段背侧皮神经, 将一支被切断的皮神经的外周端分离成数支细束, 以单个Aβ纤维放电为指征, 检测单位的传导速度、适应特性、机械感受阈值、感受野的形状和面积; 在相邻脊髓节段、也与中枢断离的皮神经干上施加逆向电刺激(0.45 mA, 0.1 ms, 20 Hz, 10 s), 以观察该刺激对Aβ纤维的上述机械感受特性的影响.在42只大鼠上共记录了50个Aβ类单位.逆向电刺激相邻节段皮神经后, 60.6%(n=33)的单位感受野增大, 全部单位的感受野平均面积从8.94±6.51 mm2显著增加到20.34±16.17 mm2 (P<0.01).81.8% (n=20)的单位感受野形状从点状、圆或与身体长轴垂直的椭圆变成与身体长轴斜行或平行的椭圆.68.0% (n=50)的单位机械感受阈值下降, 全部单位的平均阈值从2.37±1.24 mN降至2.29±1.24 mN (P<0.05).上述机械感受特性的改变可持续52.23±9.27至56.93±15.76 min.跨节段电刺激后, 有50.0% (n=50)的单位同时出现放电的增加, 但该增加仅持续1.52±0.46 min, 显著短于机械感受特性改变的时程 (P<0.01).有机械感受特性改变的单位也更容易出现电生理学改变.跨节段电刺激引起的上述机械感受特性和放电的改变均出现于相同的Aβ纤维群中: 都具有较慢的传导速度、较低的机械感受阈值、较大的感受野和慢适应特性.提示, 低阈值机械感受性、少数高阈值感受性Aβ类纤维可被相邻脊髓节段上的皮神经逆向电刺激所激活, 表明在没有中枢神经系统参与的前提下, 两相邻皮节传入神经的外周末梢间产生了信息传递, 即相邻脊髓节段的传入神经末梢之间的信息传递, 而Aβ类纤维参与了这一过程.
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视觉刺激对猴初级视皮层神经元眼球位置效应的影响
用细胞外记录的方法,研究了视觉刺激对清醒猴初级视皮层神经元眼球位置效应的影响.当猴注视电视屏幕上25个不同位置的小光点(注视点)时,在屏幕上分别给予两种不同形式的视觉刺激:注视点周围的闪烁圆环和感受野内的移动光条.这两种刺激都能增强初级视皮层神经元的眼球位置相关活动,并相应地使受眼球位置调制的神经元的比例明显增加.以上结果表明,视皮层的第一级神经元已经可以对视觉信息和眼球位置信息进行整合.
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清醒猴纹状皮层(V1)神经元与注视位置相关的活动
用单细胞记录方法,研究了不同眼注视位置对清醒猴初级视皮层(V1)神经元自发活动的影响.实验前训练两只猴(Macaca mulatta)注视一个小光点,并使注视点在屏幕上顺序移动25个位置.我们观察到:(1)52%的初级视皮层神经元发放频率受眼位置调制,存在着一个能引起细胞大发放的"注视野";当注视点位于该细胞的注视野内时,发放频率明显增强.(2)大多数神经元的注视野位于感受野的外侧,多数在对侧视野范围内.(3)受眼位置影响的神经元分布在皮层的不同深度上,多数在皮层的浅层和深层.以上结果表明,大约半数初级视皮层神经元可以编码眼位置信息.
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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.
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斜视性弱视猫视皮层17区神经元眼优势及空间特性的改变
目的从单细胞功能角度探讨斜视性弱视的可能机制.方法以扫描正弦光栅刺激,应用微电极检测8只正常猫组、9只斜视性弱视猫组纹状皮层细胞的放电水平,研究斜视性弱视猫皮层细胞的双眼性、眼优势及其空间特性的改变.结果斜视性弱视组细胞数为76,正常组为83,斜视性弱视组皮层双眼细胞较正常组减少(P<0.05),眼优势未发生转移.与对侧眼相比,斜视性弱视弱视眼驱使皮层细胞的优空间频率(正常2.49±0.45,斜视组0.90±0.12)、高端截止空间频率(分别为6.19±1.07,3.49±0.51)下降(P<0.001),两眼时间频率调谐无显著差异(P>0.05).结论斜视性弱视可能与两眼间异常相互作用以及弱视眼驱使皮层细胞的空间特性发生改变有关.
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大鼠外侧膝状体神经元时空频率调谐特性发育观察
背景 外侧膝状体(LGN)是视觉通路中重要的视觉信息处理器官,近年来发现LGN参与运动视觉信息处理,功能磁共振成像检查表明在LGN水平存在着双眼竞争,可能与弱视的发生有关.然而,LGN神经元时空频率特性的研究多限于猴或者猫,大鼠的相关研究较少. 目的 观察不同年龄段大鼠LGN神经元感受野时空频率调谐特性.方法 取睁眼后14～16d组、20 ～ 22 d组、27 ～30d组及睁眼后60 d组Wistar 大鼠各5只,用在体细胞外记录技术,通过正弦光栅视觉刺激分别对各组大鼠LGN神经元感受野时空调谐特性进行检测,观察大鼠LGN神经元时空频率调谐特性随着发育发生的动态变化. 结果 睁眼后14～16 d组、20～22 d组、27 ～30 d组及睁眼后60d组大鼠LGN神经元时间和空间频率调谐低通调制和带通调制间神经元数量的差异均无统计学意义(x2=0.68、0.47,P＞0.05),4个组大鼠LGN神经元感受野优时间频率调谐特性成年后达高值,大鼠LGN神经元的优时间频率均值分别为(2.5±1.3)、(2.6±1.2)、(2.6±1.1)、(3.6±1.1)Hz,差异有统计学意义(F=4.53,P＜0.05),睁眼后60d组的优时间频率明显高于睁眼后14～16 d组、20 ～22 d组、27 ～30 d组,差异均有统计学意义(q=4.43、4.10、4.03,P＜0.05),睁眼后14 ～ 16 d组、20～22 d组、27 ～30 d组间的相互比较差异均无统计学意义(P＞0.05).4个组大鼠LGN神经元的优空间频率均值分别为(0.04±0.04)、(0.04±0.03)、(0.05±0.03)、(0.05士0.04)cpd,差异均无统计学意义(F=0.58,P＞0.05),而时间频率瞬时带宽及空间频率带宽各年龄组间比较,差异均无统计学意义(F=0.37、1.22,P＞0.05).结论大鼠LGN神经元感受野时空频率调谐发育特性的不同可能与其在视觉通路中的功能有关.
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短声改变听觉中枢下丘神经元对纯音的反应特性
目的 研究短声与纯音之间对听觉中枢下丘(inferior colliculus,IC)神经元反应的相互影响.方法 采用对侧给声、细胞外记录(cell-attached recording)的方法,给予短声后,记录下丘神经元对纯音反应的变化情况,分析短声和纯音之间的相互影响.结果 给予短声后,某些下丘神经元对纯音感受野(receptive field,RF)发生改变,从低频向高频方向飘移,且这些神经元的阈值都升高.结论 短声可以改变听觉下丘神经元对纯音的反应特性.
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位置锐度的感受野和内部噪声随着特征分开度而改变
人类对相对位置的改变是非常敏感的.一个基本和长期存在的问题是根据目标的长度,位置锐度的信息如何被整合,为何当特征分开度增加时,视觉表现有所削弱.要强调这个问题,我们使用了由离散样本(视标)组成的目标,每个样本都屈从于二进位位置噪声,并结合"逆相关"来评估行为感受野(模板),还有一个"10-通过"方法来量化限制位置锐度的内部噪声.我们的结果显示人类观察者对刺激物每个部分的估量都不同,根据特征分开度的不同,模板会有很大的改变.与理想观察者对比,人类表现被模板限制,它会由于特征分开度增加和随机内部噪声增加而效率降低.虽然系统内部噪声被认为是其中一个重要的限制察觉阈值的元素之一,发现在我们的位置任务中系统噪声被忽略.
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感受野研究的现状和进展
作为视觉神经生理学基础概念的感受野是神经生理学研究双眼单视的基本对象.自从Hubel等[1]首次观察到视皮层双眼兴奋神经元都具有两个分别对应于双眼的感受野后,对感受野的研究日益成为神经生理学研究双眼单视,尤其是立体视觉的基本手段.现就感受野研究的现状和进展加以综述.
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哺乳动物外周皮肤温热冷感受器的分子生物学基础
1.外周伤害性感受器的机能分类伤害性感受器(nociceptor)是Sherrington(1906)首次提出的概念,指对伤害性或持续性刺激特异敏感的感受器,广泛分布于无毛或有毛皮肤、肌肉、关节和内脏器官的游离神经终末,一般认为属于Aδ和C类神经纤维,前者传导速度为5～30 m/s,后者为0.5～2 m/s;伤害性刺激(noxious stimu-lus)是指引起正常组织损伤的刺激[1,2].伤害性感觉机制的主要研究对象是介导伤害性信息的神经元,要判断一个神经元是否为伤害性神经元,必需满足两个条件:(1)当向被记录的外周或中枢神经元感受野施加非伤害性刺激或伤害性刺激时,只有伤害性刺激才能引起该神经元兴奋,或虽然两种刺激都可引起该神经元兴奋,但是只有伤害性刺激才引起强的反应;(2)当伤害性刺激强度增强时,接受刺激的神经元放电频率增高.
