首页 > 文献资料
-
基于局部场电位固有模态分量的响应调谐特性研究
局部场电位(LFP)反映了视觉刺激下大脑皮层局部区域神经元集群的响应.LFP响应特征的准确提取,对分析视觉信息的处理机制具有重要意义.本研究针对LFP的非平稳特性,采用具有自适应特征的希尔伯特黄变换,分解LFP固有模态分量,据此研究了大鼠Vl区对刺激光栅空间频率的响应调谐特性,并与多神经元锋电位(MUA)和小波分解提取的Gamma频带进行了对比.结果表明:LFP第二阶固有模态分量对刺激光栅空间频率的调谐特性强,调谐指数的均值(0.795 1)高于MUA调谐指数(0.631 3)和小波分解调谐指数(0.6646),而且与MUA响应一致率达68.75％.所提出的方法在LFP响应频带特征提取上更有优势.
-
恐惧记忆的形成对大鼠内侧前额叶皮层局部场电位的影响
根据大鼠恐惧记忆形成前后不同时间段局部场电位的变化特征,研究恐惧记忆的形成对内侧前额叶皮层局部场电位的影响.选取健康成年雄性SD大鼠8只,利用脑立体定位仪将微丝电极植入到大鼠的内侧前额叶皮层;手术恢复后l周,在清醒状态下,通过穿梭恐惧记忆训练诱导出大鼠的恐惧记忆.借助Cerebus神经信号记录系统,记录大鼠在清醒状态下恐惧记忆形成前和恐惧记忆形成后6h及l、2、3、4、5、6d的内侧前额叶皮层的局部场电位信号,并采用Neuroexplorer软件分析局部场电位信号.以功率谱密度和功率百分比参数为指标,对恐惧记忆形成前后的总功率和不同时间状态下的各频段(δ:1～3 Hz,θ:4 ～7 Hz,cα:8 ～ 13 Hz,p:14 ～ 30 Hz,γ:31～100 Hz)功率百分比进行方差分析.实验结果显示,恐惧记忆形成后6h,θ波和p波的功率百分比较恐惧记忆形成前具有显著性差异(P =0.017,P=0.017),θ波较恐惧记忆形成前功率百分比增加,p波较恐惧记忆形成前功率百分比降低;另外,恐惧记忆形成后第1、2d,δ波的功率百分比较恐惧记忆形成前具有显著性差异(P=0.03,P=0.049),γ波的功率百分比较恐惧记忆形成前具有显著性差异(P=0.013,P=0.019).研究表明,恐惧记忆的形成对内侧前额叶皮层神经信息处理的模式产生显著性的影响.
-
脑深部刺激适应症局部场电位节律特征研究进展
脑深部电刺激(DBS)作为一种植入性的神经调控技术,在治疗脑功能障碍的同时,也为研究人员打开了局部场电位(LFP)探究大脑的窗口.基于美国食品药品监督管理局(FDA)批准的4种DBS适应症,包括帕金森病、肌张力障碍、特发性震颤和强迫症的治疗现状和致病机理假说,重点总结上述疾病患者相关脑区LFP的Theta节律、Alpha节律、Beta节律,Gamma节律以及更高频段节律的特征,分析各种节律与临床症状及行为的关联,得到DBS刺激靶点或相关脑区的LFP节律能够显著反映疾病特征的结论,还介绍首例实时全植入式的LFP研究工具和其新研究结果.这些LFP特征为后续的病理研究、DBS机制探索和新疗法改进提供理论基础.后,基于目前LFP研究的不足之处,提出未来LFP研究在DBS神经调控领域的潜在发展方向,对神经调控领域的发展具有重要的意义.
-
电刺激帕金森病大鼠丘脑束旁核对内侧苍白球放电的影响
目的:以丘脑束旁核(PF)为刺激靶点,观察高频电刺激对帕金森病(Parkinson's disease,PD)模型大鼠内侧苍白球(GPi)放电的影响.方法:在黑质致密部(SNc)和中脑腹侧被盖区(VTA)两点注射6-羟基多巴胺(6-OHDA)制作PD模型大鼠.实验组电刺激(强度1.5V,脉冲间隔0.06ms,频率150Hz)PD大鼠PF,正常大鼠为对照组,比较刺激前后两组大鼠记录的GPi局部场电位(LFPs).结果:PD大鼠GPi LFPs在7-30Hz频段占总信号百分比减小(P＜0.01),而30-100Hz频段增加(P＜0.05).第一次电刺激PD大鼠PF后,GPi LFPs在7-12Hz频段有所改善(P＜0.05),在第一次电刺激后的刺激效果表现为GPi LFPs在7-30Hz频段进一步减小(P＜0.01).结论:PD大鼠GPi LFPs低频段占总信号百分比极其显著减小,高频段显著增多,电刺激PF能够改善GPi低频LF-Ps.
-
电刺激丘脑腹外侧核对运动皮质2区放电的影响
目的 通过刺激帕金森病(PD)大鼠丘脑腹外侧核,观察运动皮质2区局部场电位的改变.方法 选取成年雄性Wistar大鼠18只,随机分为对照组6只,实验组12只,实验组建立PD模型,采取信号后,实验组大鼠行电刺激,再采集信号,利用MATLAB软件进行频谱分析和功率谱密度分析.结果 与对照组比较,实验组大鼠电刺激前8～12 Hz频段频率信号显著升高,26～40 Hz频段频率信号显著降低(P＜0.05,P＜0.01).与电刺激前比较,实验组大鼠电刺激后8～12 Hz和13～25 Hz频段频率信号显著降低,26～40 Hz和41～100 Hz频段信号显著升高(P＜0.05,P＜0.01).结论 电刺激丘脑腹外侧核可以改善PD大鼠大脑运动皮质2区的异常放电.
-
基于同步似然分析大鼠工作记忆中局部场电位θ频段功能性连接特性
目的 探讨大鼠在工作记忆过程中,前额叶皮层多通道局部场电位(local field potentials,LFPs)θ频段的功能性连接特性.方法 记录成年雄性SD大鼠在Y迷宫工作记忆过程中16通道LFPs,应用短时傅里叶变换进行时频分析.选取与工作记忆相关的θ频段,应用同步似然分析计算工作记忆过程中前额叶皮层16通道同步似然矩阵值S、聚集系数C、特征路径长度L,并与静息状态下进行比对.结果 时频分析显示LFPs能量密度分布集中于红外打标点前1s至打标点处的θ频段.大鼠工作记忆过程中LFPs θ频段同步似然值Sp=0.6593±0.0220,静息状态下Sp =0.5104±0.0516.当T=0.76时大鼠工作记忆过程和静息状态下功能性连接差异明显,具有统计学意义.工作记忆过程LFPs θ频段聚集系数Cp =0.2206±0.0263,明显高于静息状态Cp=0.1065±0.0237(P ＜0.05).工作记忆过程LFPs θ频段特征路径长度Lp=1.3110±0.1318,明显低于静息状态Lp=2.9329±0.2763(P＜0.05).结论 大鼠在工作记忆过程中LFPs的特征频段是θ,而且工作记忆过程中LFPs的功能性连接强于静息状态.
-
帕金森病丘脑底核场电位信号特征检测
目的动态检测与帕金森病治疗相关的丘脑底核场电位信号特征.方法基于小波包变换,对帕金森病患者丘脑底核局部场电位信号的同步化和模式特征进行分析,建立动态阈值判别模型,对丘脑底核功能状态进行判定.利用仿真实验优化检测方法参数,使用优化后的检测方法对服药前后患者丘脑底核场电位beta频段进行检测.结果帕金森病患者丘脑底核场电位信号beta频段中具有幅度高、随机程度低、规则程度高的特征模式.患者服药前后的比较结果表明药物对场电位信号的动态特性具有显著影响,且特征模式信号被检测出的总时间、次数、每次持续时间以及幅度等特征在患者服药后显著性降低.结论本文提出的方法可以动态检测出帕金森病患者特征模式信号,并量化患者脑功能状态.提供了一种可以作为实现自适应闭环深部脑刺激反馈判定依据的方法.
-
力竭运动过程中大鼠纹状体神经元局部场电活动的动态研究
目的:探讨大鼠在安静、运动、疲劳、恢复等不同状态下纹状体神经元电活动变化特征与运动能力的关系.方法:采用金属微电极植入和在体电生理记录技术,连续动态观察一次性力竭运动过程中大鼠纹状体神经元局部场电位(LFPs)活动,并对大鼠运动能力进行观察.结果:一次性力竭运动过程中大鼠纹状体神经元LFPs活动呈动态变化规律,主要表现为:与安静状态相比,运动过程中放电频率逐渐升高、幅度逐渐降低,力竭后逐渐降低至安静水平.结论:在力竭运动过程中,纹状体LFPs活动的动态变化具有明显的阶段性特征,该脑区LFPs电活动的改变与运动疲劳有关.在运动初期纹状体主要是通过直接通路参与皮层运动的调控,而在运动后期,则主要通过间接通路发挥作用.提示:两条通路的平衡失调是导致大鼠运动能力下降的重要原因之一.
-
多通道局部场电位θ分量与锋电位的互信息对大鼠工作记忆的协同编码
目的 研究大鼠在Y迷宫工作记忆过程中,责任脑区前额叶皮层记录的2类不同模态的神经信号:局部场电位(LFPs)和锋电位(Spikes)的协同编码,为研究工作记忆的神经编码机制提供计算支持.方法 实验数据:4只SD大鼠在Y迷宫工作记忆过程和静息状态下前额叶皮层的多通道LFPs及Spikes数据由天津医科大学神经工程实验室提供;LFPs的数据预处理:对场电位去除工频干扰和基线漂移;Spikes的连续化:选取生理窗口为500ms,窗口移动步长为125 ms,把Spikes通过发放频率的方式转换为连续信号;场电位的时频分析与特征频段的提取:通过短时傅里叶变换,获取能量分布的主要频段,并通过带通滤波提取特征频段信号,从而得到2种不同模态信号的数据对;特征频段的场电位与锋电位的互信息编码:对单通道的LFPs-Spikes数据序列加窗,计算每个滑动窗口内的互信息值,进而得到多通道的互信息值的分布.结果 场电位的时频分布表明工作记忆期间其能量主要集中在θ频段(4～12 Hz);4只大鼠θ频段LFPs与Spikes在10次工作记忆实验中平均值为0.49±0.04、0.39±-0.03、0.41±0.03、0.48±-0.02,显著大于各自静息状态的值,其差异具有统计学意义(P＜0.05).结论 θ频段(4～12 Hz)是工作记忆的特征频段,θ频段的LFPs与Spikes的互信息有效编码了工作记忆事件.
-
基于直接方法估算的信息熵在局部场电位编码工作记忆中的应用
目的 研究大鼠在Y迷宫记忆过程中,责任脑区前额叶皮层记录的局部场电位的熵编码,为研究工作记忆的神经编码机制提供计算支持.方法 实验数据:本研究所用的实验数据为4只SD大鼠在Y迷宫工作记忆过程和静息状态下前额叶皮层的各20次16通道局部场电位(LFPs)数据(其中10次正确,10次错误),由天津医科大学医学神经生物学实验室提供;LFPs预处理:对LFPs去除工频干扰和基线漂移;LFPs的时频分析与特征频段的提取:通过多窗口傅里叶变换,观察能量分布的主要频段,并通过带通滤波提取特征频段的场电位信号;16通道LFPs的熵编码:选取生理窗口为500 ms,窗口移动步长为125 ms,对LFPs数据序列加窗,计算每个滑动窗口内的熵值并平均,进而观察信息熵的变化趋势.结果 LFPs时频分布表明工作记忆期间其能量主要集中在θ频段(4～12 Hz);θ频段LFPs在正确工作记忆实验中,工作记忆参考点前ls熵的平均值为0.939±0.020,显著大于静息状态的值(0.795±0.031),其差异具有统计学意义(P＜0.05);而错误实验中工作记忆事件前后信息熵值无差别,未编码工作记忆事件.结论 θ频段(4～12 Hz)是工作记忆的特征频段;θ频段LFPs的熵有效地编码了工作记忆事件.
-
海洛因诱导大鼠穿梭觅药潜伏期边缘前区θ振荡的改变
目的:遥测海洛因诱导条件性位置偏爱大鼠穿梭觅药潜伏期边缘前区(PrL)的局部场电位(LFPs),探索与觅药动机形成相关的神经振荡改变.方法:将PrL区埋藏电极的大鼠随机分为手术对照组和海洛因诱导CPP组.利用视频监视和脑电无线遥测技术,记录大鼠黑-白箱穿梭觅药过程中的实时LFPs,通过快速傅立叶变化和小波包提取技术对原始LFPs进行分析.结果:与手术对照组比较,海洛因诱导CPP组大鼠黑-白箱穿梭潜伏期左右侧θ节律百分比增加,左侧γ3节律百分比增加,出现θ～γ3相位振幅耦合增强.MK-801微量注射PrL区后,大鼠觅药行为明显减少,左右侧θ节律百分比降低,左侧θ～γ3相位振幅耦合减弱.结论:本研究提示海洛因诱导CPP组大鼠PrL区θ振荡活动增强,左侧θ～γ3相位振幅耦合增强,可能与大鼠海洛因觅药动机和行为发动密切相关,这种电活动的改变也与PrL区谷氨酸能神经元及其受体的功能密不可分.
-
高脂饲养青春期大鼠电击回避反应和海马CA3区场电位的改变
目的:观察高脂饲养至青春期的大鼠对电击回避反应和海马CA3区实时局部场电位变化.方法:断乳1周幼鼠改用基础饲料和高脂饲料分别喂养4周至青春期,分为基础饲料组(BF组)和高脂饲料组(HFD组),Y型迷宫电击回避训练方法,记录2组大鼠电击回避达学会标准的相关参数,同时无线遥测大鼠达标时海马CA3区实时局部场电位.结果:与BF组大鼠比较,HFD组大鼠体重明显增加,Y型迷宫电击回避训练1～2 d大鼠达标百分率、电击回避达标各项指标均略优于BF组;双侧海马CA3区局部场电位节律出现去同步化快波改变,右侧海马CA3区出现了θ波和γ1波百分比的同步性增加,但无θ～γ1波相位-振幅耦合出现.结论:幼年期短期高脂饮食至青春期的大鼠,尽管体重较基础饲料大鼠增加,但未见Y型迷宫电击回避反应能力和海马依赖性空间认知功能的减退.
-
焦虑环境增加大鼠内侧前额叶皮层LFPs功能连接
目的:研究焦虑环境对大鼠内侧前额叶皮层局部场电位(LFPs)功能连接的影响.方法:应用清醒动物在体植入微电极阵列记录技术,分别记录8只成年SD大鼠在熟悉环境和高架十字迷宫10 min内前额叶皮层16通道LFPs,利用短时傅里叶变换(STFT)计算LFPs时频能量密度,应用定向传递函数(DTF)计算功能连接强度.结果:LFPs时频能量集中在theta(4～12 Hz)频段,在熟悉环境和焦虑环境时theta频段能量密度分别为10.653±0.173和12.581±0.345(P＜0.05);theta频段LFPs的DTF值分别为0.022±0.001和0.031±0.002(P＜0.05).在焦虑环境时的theta频段能量密度和功能连接强度较熟悉环境时显著增加.结论:焦虑环境会增加大鼠内侧前额叶皮层LFPs的功能连接.
-
帕金森病模型大鼠丘脑底核及初级运动皮质放电模式的变化
背景:以丘脑底核作为刺激靶点的脑深部刺激在治疗帕金森病上取得了良好的效果,但其治疗机制尚不明确.目的:观察帕金森病病理状态下丘脑底核和初级运动皮质的局部场电位变化.方法:实验组在Wistar 大鼠脑黑质致密部和中脑腹侧被盖区两点注射6-羟基多巴胺建立帕金森病大鼠模型,以在脑黑质致密部和中脑腹侧被盖区两点注射生理盐水的大鼠为对照.通过植入金属电极采集两组大鼠不同状态下丘脑底核和初级运动皮质的局部场电位.结果与结论:实验组丘脑底核放电频率整体上明显高于对照组,且放电能量高于对照组(P < 0.05).与静止状态相比,对照组大鼠抓食运动状态下的初级运动皮质局部场电位在7~12 Hz 及12~30 Hz 内变化显著(P < 0.05),在30~100 Hz 内变化极显著(P < 0.01),抓食过程中信号频率整体变小;实验组大鼠在两种状态下初级运动皮质局部场电位在不同频率范围内的分布变化不大,仅在30~100 Hz 内差异有非常显著性意义(P < 0.01).说明帕金森病大鼠表现为丘脑底核电活动过强,而初级运动皮质电活动受到明显抑制.
-
电击回避训练前后快回避反应大鼠海马CA3区神经振荡的变化
本研究旨在探讨与动物空间辨别学习能力相关的神经振荡电活动及其改变.运用Y型迷宫电击回避训练方法,筛选出与空间认知能力相关的快回避反应组和普通回避反应组大鼠,无线遥测两组动物在电击回避实验前、后海马CA3区实时局部场电位(local field potential,LFP),分析与空间辨别和学习能力相关的神经振荡成分变化.结果显示,与普通回避反应组大鼠比较,电击回避训练前快回避反应组大鼠左侧海马CA3区LFP成分无显著差异,但电击回避训练后,右侧海马CA3区0～10 Hz和30～40 Hz电节律百分比显著增加(P＜ 0.01或P＜0.05);快速傅里叶变换显示,0～10 Hz频段百分比增加主要发生在θ波(3～7 Hz)频段,而30～40 Hz频段改变相当于γ1频段.进一步将两组大鼠训练前后的右侧CA3区神经振荡进行自身比较,结果显示训练后快回避反应组大鼠仅出现β波、β2(20～30 Hz)和γ1节律百分比增加,θ波节律百分比在训练前后无明显变化,而普通回避反应组大鼠训练前后比较显示,训练后右侧CA3区θ波节律百分比和大幅波(强度:+2.5 ～-2.5 db)显著减少(P＜0.01).本研究结果显示,快回避反应组大鼠电击回避训练后,右侧海马CA3区β2和γ1节律百分比增加,θ波节律百分比保持较高水平,这些改变可能与其较强的空间认知能力有关.
-
糖尿病对大鼠海马神经协同性的影响
离体电生理和行为研究表明,糖尿病会对海马功能造成负面影响.本研究采用活体胞外电极记录方式,在麻醉条件下,记录STZ诱发糖尿病人鼠以及正常大鼠海马区神经元自发放电.运用相干系数和相位同步的分析技术,对在海马区同一位点记录到的神经元放电和局部场电位(local field potentials)的低频振荡(1～4 Hz)进行时域协同性的分析.结果显示,糖尿病大鼠的相干系数值(0.617±0.028)与正常大鼠(0.730±0.024)相比普遍偏低(P=0.005).而相位同步的分析方法更直观地反映了神经元放电与低频局部场电位的时域协同性程度,通过von Mise拟合的一个相位聚集参数K来衡量相位同步程度的大小,发现糖尿病大鼠的相位同步系数k值(0.347±0.113)远低于正常大鼠(1.174±0.134)(P<0.001).在此研究中,相干系数和相位同步两种分析结果都表明糖尿病会对大鼠海马神经元放电与低频局部场电位的协同性造成负面影响.这种负面影响或许是糖尿病造成记忆功能障碍的神经网络机理.
-
认知功能研究中神经振荡交叉节律耦合应用研究进展
神经振荡交叉节律耦合(cross-frequency coupling,CFC)指不同神经元集群振荡节律之间的交叉调制作用,反映了大脑在不同时空尺度的局部场电位、脑电等神经电生理活动信息的传递与交流机制,是认知神经功能研究的重要工具.本文简要介绍了CFC基本现象与类型,并综述了在动物与人类认知功能研究的典型应用,归纳了现存的主要问题并展望其未来研究动向,以期为促进相关研究与应用提供新思路.
-
儿童起病与成人起病肌张力障碍苍白球内侧神经波动比较及临床意义
目的 比较儿童起病与成人起病的肌张力障碍的苍白球内侧( GPi) 神经波动特点.方法 对8例儿童期起病原发性肌张力障碍(儿童起病组)与10例成人期起病的原发性肌张力障碍患者(成人起病组)行脑深部电刺激术(DBS),均以双侧GPi为靶点.记录患者坐姿静息态和不自主运动状态下局部场电位及受累肌肉肌电信号,对局部场电位进行功率谱分析和统计学检验.结果 标准化功率谱密度分析显示肌张力障碍在苍白球内侧部所记录的神经波动于Theta、Alpha低频段的能量明显增强.儿童起病组肌张力障碍的不自主运动状态在4～10 Hz频段能量成分较静息态升高,在10～25 Hz、27～38 Hz频段能量成分较静息态下降;与静息态比较,不自主运动状态14 ～16.5 Hz、20～22 Hz频段能量下降,且差异有统计学意义(均P＜0.05).成人起病组的肌张力障碍的不自主运动状态在4 ～6 Hz 频段能量成分较静息态显著升高( P＜0.05),在6.5～20 Hz频段能量成分较静息态下降,而在9～11 Hz、13～14.5 Hz频段有显著差异(均P＜0.05).与成人起病组比较,儿童起病组肌张力障碍不自主运动状态在13.5～16 Hz的低Beta频段能量显著降低(P＜0.05),在高Beta 29～37 Hz频段的能量同步化更显著(P＜0.05).在静息态时,儿童起病组肌张力障碍静息态时在7.5～9.5 Hz、13～14.5 Hz频段的能量同步化较成人起病组更低(均P＜0.05),而在30～38 Hz多个频段(30～32.5 Hz, 33.5～35 Hz, 36.5～38Hz)的能量同步化较成人起病肌张力障碍更明显(均P＜0.05).结论 进一步证明肌张力障碍存在同步化的低频能量特征(约4～10 Hz).儿童起病肌张力障碍在高Beta频段的能量同步化更显著,成人起病肌张力障碍在Theta、Alpha低频的能量同步化更明显.提示不同类型的肌张力障碍表现出不同的神经波动特征,DBS治疗时可能需要不同的刺激策略.
-
脑深部电刺激治疗难治性精神疾病局部场电位的研究
脑深部电刺激(DBS)在治疗运动障碍和难治性精神疾病方面已取得许多积极的结果,但其作用机制仍未完全阐明.通过记录深部脑区各结构的局部场电位,DBS手术为研究不同疾病的异常脑回路提供难得机会.本文尝试对该领域内精神疾病相关神经元异常活动的电生理表现特点及对DBS治疗的参考意义进行总结.
-
神经性厌食症大鼠伏隔核神经元局部场电位分析
目的：观察神经性厌食症大鼠模型伏隔核神经元的电活动并分析其局部场电位。方法实验动物分为运动诱发的厌食症（activity-based anorexia，ABA）大鼠模型组及对照组（各12只）。ABA模型的建立基础是模型大鼠不受限制的滚轮运动以及限制饮食（1h/d），通过这种限制饮食及过度活动，造成明显的体重下降，从而模拟AN的行为学特征。通过微阵列电极记录大鼠在神经性厌食症病理及正常生理状态下伏隔核神经元的局部场电位。结果电生理记录显示模型组大鼠NAc神经元平均放电频率为（6.89±2.67）Hz，对照组为（3.22±1.23） Hz。模型组大鼠伏隔核神经元放电的峰峰间期散点图在200ms以下有密集分布。模型组伏隔核神经元放电峰峰间期直方图呈逐渐衰减的正偏态分布，对照组伏隔核神经元放电峰峰间期直方图呈对称分布；回归映射分析结果显示病理状态下数据明显较生理状态下集中。功率谱密度分析显示模型组在10～20Hz范围内出现了能量高值成分。结论神经性厌食症模型大鼠伏隔核神经元较生理状态下放电频率明显增加，峰峰间期序列发生明显变化，局部场电位模式发生变化。
