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移位修正JPSTH算法的归一化修正
针对移位修正联合刺激后时间直方图的处理结果依赖于具体实验数据的不足,本文提出了一种改进算法,对移位修正联合刺激后时间直方图进行归一化处理.将该方法应用于多电极阵列细胞外记录的海马神经元网络电刺激后的响应信号的分析,结果表明,该方法在神经元网络连接状态不变而具体实验数据不同的情况下,能准确体现神经元网络的连接状态.
关键词： 海马神经元网络 联合刺激后时间直方图 移位修正 归一化 多电极阵列 -
小鼠海马脑片和海马-内嗅皮层联合脑片癫痫样放电特性的比较研究
目的探索离体条件下无镁人工脑脊液（ ACSF ）诱导的成年小鼠海马脑片和海马-内嗅皮层联合脑片的不同癫痫样放电模式。方法分别制备两种脑片模型，使用无镁ACSF诱导脑片产生癫痫样放电，并用多电极阵列记录脑片不同区域神经元的放电情况。在两种脑片模型上诱导出稳定的癫痫样放电后，分析不同类型癫痫样放电模式的时空特性。结果无镁ACSF诱导海马脑片产生间期放电，间期放电频率为（11.6±2.4）次/min，平均放电持续时间为149.0～202.6 ms。无镁ACSF诱导海马-内嗅皮层联合脑片产生间期和发作期放电交替出现的模式，间期放电的频率为（12.9±3.3）次/min，平均放电持续时间为181.3～223.7 ms。发作期放电的频率为（0.26±0.07）次/min，平均放电持续时间为14.3～14.5 s。结论在海马-内嗅皮层联合脑片的网络水平研究癫痫问题，不仅能诱导产生稳定的间期放电，而且可以观察到发作期放电，因此海马-内嗅皮层联合脑片是一种研究癫痫的理想模型。
关键词： 癫痫 多电极阵列 海马脑片 海马-内嗅皮层联合脑片 -
培养神经元网络对不同间隔电脉冲刺激的响应
目的 分析培养神经元网络对不同时间间隔电脉冲刺激动作电位发放的影响.方法 对培养在多电极阵列(multielectrode arrays, MEA)芯片上的大鼠海马神经元网络加入不同时间间隔的2次电脉冲.结果 随刺激间隔时间减小,第2次响应持续时间增加.典型的是,10 ms间隔的刺激,第2次响应持续时间有很大增加,并且出现快响应(10 ms内)和慢响应(接近或超过100 ms)2个阶段. 而100 ms间隔的刺激,两次响应之间没有明显联系,延时短,锋电位幅值低,个数少,与采用独立单个脉冲刺激实验结果类似.结论 培养神经元网络发放受不同电刺激模式的影响.与自发发放比较,不同刺激分别使网络的活动明显得到增强或受到抑制.
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Linux 2.6平台神经电生理闭环系统软件的设计和实现
目的 在Linux 2.6操作系统下开发基于多电极阵列的神经电生理闭环系统软件.方法 通过中断和字符设备子系统接口,将USB总线刺激器和PCI总线数据采集卡连接到用户模式,并依据神经元网络活动确定刺激器输出,设计闭环控制算法,基于GNU C开发在Linux下的刺激应用程序.结果 在Linux 2.6 PC平台上实现了电生理实验系统采集和刺激终端的在线控制软件,并用该软件控制由多电极阵列培养皿、放大器、数据采集卡、PC机以及刺激器所构建的实验系统,实现了对培养神经元网络信号的采集和活动依赖的刺激.结论 该软件实现了神经元网络活动和刺激信号的闭环信息流动,为神经信息处理的网络机制研究提供了有效工具.
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姜黄素不能抑制无镁人工脑脊液诱发大鼠海马切片产生的癫(痫)样放电
目的 通过与抗癫(痫)药物丙戊酸(VPA)的作用比较,探讨姜黄素对癫(痫)样放电活动有无直接抑制作用.方法 利用多电极记录系统记录无镁人工脑脊液(ACSF)诱发大鼠海马切片产生的癫(痫)样放电.成功诱导出癫(痫)样放电后,加入100 μmol/L姜黄素或3 mmol/L丙戊酸,观察其对癫(痫)样放电的作用.结果 无镁ACSF持续灌流15 min左右,多电极阵列上可记录到海马各区域的癫(痫)样放电.100 μmol/L姜黄素对癫(痫)样放电的放电频率、持续时间、传播速度等均无明显影响(P＞0.05).3 mmol/L VPA能使癫(痫)样放电的放电频率降低(P＜0.05),逆行方向的传播速度降低(P＜0.05).结论 100 μmol/L姜黄素对无镁ACSF诱发的大鼠海马切片的癫(痫)样放电无抑制作用.
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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15 min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(P>0.05),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(P<0.05);(2)在持续高钾灌流下,稳定的簇样放电一旦建立即町至少持续40 min;(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10 min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.
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基于径向基函数神经网络的多电极阵列信号脉冲电位的分类
通过径向基函数神经网络的分析,对神经元脉冲电位信号提出了新的分类方法.对原始信号进行峰电位检测,获得脉冲电位信号样本,以主成分进行预分类,选取与类中心方差小的典型脉冲电位集合作为径向基网络的训练样本,让神经网络进行自适应学习,以实现对原始信号的分类.仿真结果表明,在对模拟的脉冲电位信号进行分类时此方法的错误率比主成分聚类法和形状聚类法小.多电极细胞外记录的海马神经元细胞电活动信号应用此方法分类也取得了较好的效果.
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一种获取锋电位的峰值检测算法的改进方案
在利用多电极阵列细胞外记录的海马神经元网络电生理研究中,为了能正确检测锋电位,在详细阐述阈值和峰值检测两种算法的基础上,对后者作了改进,解决了其滑动窗口分界导致的重复检测,提高了正确率,明显加快了获取锋电位的速度.
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海马神经元网络发育中自发活动的动力学分析
目的:在多电极阵列(multielectrode arrays,MEA)芯片上体外培养海马神经元网络.研究发育过程中自发活动的动力学变化规律.方法:采用锋电位发放速率、爆发速率和爆发持续时间参数分析神经元网络自发活动.结果:网络发育初期(培养1周～2周)因自发电活动是零星的单个锋电位发放模式,爆发速率低;主要发育期(培养3周～5周)因发放模式变为单发和爆发放交替模式,自发锋电位发放速率增加,爆发速率和爆发持续时间明显升高;成熟稳定期(培养6周以上),自发活动主要是同步爆发发放和节律性同步发放模式,单位时间内爆发活动次数减少,爆发持续时间变短.结论:上述研究表明爆发活动参数能够量化和描述海马神经元自发活动在网络发育过程中不同阶段的动态变化特性.
