海馬神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的鋒電位檢測和爆發(fā)放電研究.pdf

1、神經(jīng)科學(xué)是一門以研究神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的跨學(xué)科的新型科學(xué)，人們可從不同的結(jié)構(gòu)水平上研究神經(jīng)系統(tǒng)的功能，而在網(wǎng)絡(luò)層次上研究它的信息加工機理已成為當前生物科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域之一。本文即采用多電極陣列（MEA）的技術(shù)方法，實時無損地記錄培養(yǎng)海馬神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)發(fā)放的電信號，進而研究神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的活動規(guī)律。 從記錄的信號中檢測鋒電位（spike）將遇到兩個困難：由周期性振蕩的局部場電位引起的基線漂移和由溶液-電極-細胞系統(tǒng)的微分效應(yīng)導(dǎo)致的鋒電

2、位波形變化。為了正確提取鋒電位，本文在綜合比較閾值檢測法、峰值檢測法之后，提出一種改進的檢測方案。它有效解決了峰值檢測法的相鄰窗口重復(fù)檢測問題，并提高了計算速度；改進方案的虛警率和漏報率低于傳統(tǒng)的閾值檢測法，并且相對于閾值檢測法它受信噪比的影響較小。 本文利用鋒電位間隔（ISI）直方圖、爆發(fā)（burst）持續(xù)期、爆發(fā)間隔統(tǒng)計（IBI）和鋒電位間隔序列自相關(guān)系數(shù)（SCCs）等分析手段，對海馬神經(jīng)元爆發(fā)的時間結(jié)構(gòu)作了較深入地分析，并

3、研究了爆發(fā)前后放電模式的變化。結(jié)果表明：盡管爆發(fā)是緊湊發(fā)放的鋒電位，但是仍然有幾個ms的不應(yīng)期；相鄰爆發(fā)間出現(xiàn)靜息期，一般是幾百個ms；爆發(fā)發(fā)放呈現(xiàn)周期性，在同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，爆發(fā)的周期相同。 通過對多個神經(jīng)元形成爆發(fā)過程的分析，歸納出兩種類型的神經(jīng)元爆發(fā)放電：第一種類型，從單發(fā)到密集發(fā)放，最后形成爆發(fā)，經(jīng)歷了三個過程；第二種類型，從單發(fā)發(fā)放直接形成爆發(fā)，只經(jīng)歷了兩個過程，沒有出現(xiàn)密集發(fā)放。分析第一種類型神經(jīng)元形成爆發(fā)前后過程，發(fā)現(xiàn)：