高頻正弦脈沖弱磁場對海馬神經(jīng)元電活動的影響與生物磁效應(yīng).pdf

1、經(jīng)顱磁刺激(TMS)是一種非傷害性電刺激神經(jīng)組織的工具，神經(jīng)組織包括腦皮層、脊髓背根、頭蓋骨和外周神經(jīng)。TMS有助于對潛在神經(jīng)病和神經(jīng)紊亂的神經(jīng)環(huán)路病理提供新的認(rèn)識，TMS能夠發(fā)展為臨床有效診斷和病兆檢驗(yàn)的手?jǐn)?，也能夠用于治療很多的疾病，這些被已有的研究所證實(shí)的。TMS可以作為單個(gè)脈沖、不同時(shí)間間隔分離的成雙脈沖、不同頻率的反復(fù)刺激脈沖串用于刺激相同的或不同的腦區(qū)。單刺激能夠使神經(jīng)元去極化并誘發(fā)適當(dāng)?shù)男Ч?，刺激?反復(fù)TMS)能夠修飾刺

2、激位點(diǎn)和沿功能性解剖連接的遠(yuǎn)隔部位腦皮層的興奮性。但是，關(guān)于TMS如何影響特定細(xì)胞水平和TMS精確作用機(jī)制必須闡明。海馬是機(jī)體感覺和運(yùn)動的整合區(qū)，許多隨意運(yùn)動起始于海馬皮層。海馬接受各種形式的感覺(嗅覺、視覺、聽覺和軀體感覺系統(tǒng))傳入沖動，發(fā)出的纖維廣泛投射到新皮質(zhì)和腦干中樞。海馬不僅和情緒活動相關(guān)，還參與學(xué)習(xí)、記憶和條件反射的形成過程。本文系統(tǒng)研究TMS對海馬神經(jīng)組織電活動的影響及其磁效應(yīng)，并以此為背景探求解決上述問題的一般方法學(xué)。

3、 上述研究工作中，動作電位峰峰間期的自動測量是后期數(shù)據(jù)處理分析必需的條件之一。為了實(shí)現(xiàn)峰峰間期的自動測量，運(yùn)用3種濾波算法對神經(jīng)放電信號中的干擾噪聲進(jìn)行了抑制，結(jié)果表明，基于3種濾波算法的應(yīng)用軟件都能較好地測量出動作電位的峰峰間期，其中Wallis濾波的測量效果最佳。 為闡明高頻弱磁場對海馬電活動的影響及其磁效應(yīng)，采用細(xì)胞外電生理記錄技術(shù)，當(dāng)記錄到穩(wěn)定的海馬神經(jīng)元自發(fā)放電時(shí)程達(dá)到5分鐘時(shí)，然后關(guān)閉電生理記錄儀器，打開磁

4、刺激器，用圓形刺激線圈套住鼠頭，刺激時(shí)程設(shè)為10分鐘，并觀察500Hz場強(qiáng)梯度分別為25Gs、50Gs、75Gs正弦脈沖磁場對海馬神經(jīng)元電活動的影響。結(jié)果表明： 25Gs場強(qiáng)磁刺激對海馬神經(jīng)元放電頻率有增強(qiáng)作用，但是對海馬神經(jīng)元放電形式?jīng)]有影響。 50Gs場強(qiáng)磁刺激不僅對海馬神經(jīng)元放電頻率有增強(qiáng)作用，而且50％(5/10)的神經(jīng)元出現(xiàn)放電形式的變化。20％(2/10)的神經(jīng)元由非周期性緊張性放電(tonic firi

5、ng)向周期性緊張性放電(tonic firing)轉(zhuǎn)變；10％(1/10)的神經(jīng)元由爆發(fā)式放電(bursting)轉(zhuǎn)變?yōu)榫o張性放電，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)楸l(fā)式放電(bursting)；20％(2/10)的神經(jīng)元由緊張性放電(tonic firing)轉(zhuǎn)變?yōu)楸l(fā)式放電(bursting)。 75Gs場強(qiáng)磁刺激不僅對海馬神經(jīng)元放電頻率有增強(qiáng)作用，而且100％(13/13)的神經(jīng)元放電特征發(fā)生改變。23％(3/13)的單個(gè)神經(jīng)元轉(zhuǎn)變?yōu)閯幼?/p>

6、電位特征相異(如鋒電位、負(fù)后電位、正后電位)的兩個(gè)神經(jīng)元耦合放電，隨著耦合放電關(guān)系的加強(qiáng)，出現(xiàn)鎖時(shí)關(guān)系(time-lock)的同步放電，并且爆發(fā)式放電(bursting)串內(nèi)放電個(gè)數(shù)平均增加2.3個(gè)；15.4％(2/13)的神經(jīng)元爆發(fā)式放電形式保持不變，但串內(nèi)放電個(gè)數(shù)平均增加2.8個(gè)；46.1％(6/13)的神經(jīng)元保持復(fù)合式放電，其爆發(fā)式放電串內(nèi)發(fā)放個(gè)數(shù)平均增加1.9個(gè)；15.4％(2/13)的神經(jīng)元由緊張性放電(tonic firin

7、g)轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合放電(firing-bursting complex)。 總結(jié)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們可以得出以下結(jié)論： 1.場強(qiáng)為25Gs、50Gs、75Gs磁刺激對海馬神經(jīng)元平均放電增頻率分別為42.3％、105.6％、248.3％。顯然，場強(qiáng)越大，磁刺激引起的增頻效應(yīng)越明顯。 2.高頻弱磁場磁刺激對海馬細(xì)胞單位自發(fā)放電形式具有調(diào)制作用。緊張性單位自發(fā)放電被調(diào)制成為爆發(fā)式單位放電，而爆發(fā)式單位放電的神經(jīng)元，又可