本文選題：高頻電刺激(HFS) + 海馬CA1區(qū)　； 參考：《浙江大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：深部腦刺激(deep brain stimulation, DBS)是神經(jīng)工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一,在臨床上利用DBS的高頻電刺激(high frequency stimulation, HFS)技術(shù)治療帕金森(Parkinson's disease, PD)和癲癇等腦神經(jīng)系統(tǒng)疾病已經(jīng)取得了令人矚目的成效,但其作用機(jī)制還存在爭議。由于神經(jīng)元軸突比神經(jīng)元的其他結(jié)構(gòu)更容易被電刺激激活,而且軸突是神經(jīng)系統(tǒng)中負(fù)責(zé)信息傳導(dǎo)的重要結(jié)構(gòu),DBS的作用可能起始于軸突,并通過軸突傳遞至刺激位點(diǎn)附近的神經(jīng)元群體,從而影響這些神經(jīng)元群體的活動。因此,軸突對DBS的響應(yīng)可能是DBS發(fā)揮作用的重要機(jī)制。本文將利用在體動物實(shí)驗和數(shù)學(xué)仿真模型,研究DBS常用的HFS作用于軸突時,神經(jīng)元軸突及其所投射區(qū)域的神經(jīng)元群體的響應(yīng)及機(jī)制,這對于揭示DBS的作用及機(jī)制具有重要的意義。主要研究結(jié)果如下：(1)HFS可以誘發(fā)海馬CA1區(qū)神經(jīng)元軸突傳導(dǎo)阻滯在海馬CA1區(qū)輸入和輸出軸突束施加HFS,考察HFS期間神經(jīng)元的響應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),HFS誘發(fā)的順向和逆向群峰電位均迅速減小,而刺激位點(diǎn)下游的多單元放電活動增加。進(jìn)一步的實(shí)驗結(jié)果表明,群峰電位的減小是由于HFS誘發(fā)了軸突傳導(dǎo)的阻滯作用,不過這種阻滯作用并不徹底,被削弱了的刺激脈沖的興奮作用仍然可以傳遞至下游神經(jīng)元群體,使得下游神經(jīng)元的發(fā)放增加。(2)HFS誘發(fā)的神經(jīng)元響應(yīng)不應(yīng)期延長可能是軸突傳導(dǎo)阻滯的機(jī)制考察海馬CA1區(qū)逆向HFS期間和HFS結(jié)束后的神經(jīng)元響應(yīng),結(jié)果發(fā)現(xiàn),HFS結(jié)束后,CA1區(qū)神經(jīng)元群峰電位能快速(～20 ms)恢復(fù),表明軸突傳導(dǎo)存在快速恢復(fù)期。進(jìn)一步利用插入間隔的HFS表明,軸突傳導(dǎo)快速恢復(fù)期的形成與不應(yīng)期的延長有關(guān)。HFS期間,CA1區(qū)神經(jīng)元響應(yīng)不應(yīng)期由原本的1 ms左右增大至超過10 ms,這是HFS誘發(fā)軸突傳導(dǎo)阻滯的重要機(jī)制之一。(3)HFS期間軸突膜外鉀離子的累積可能造成不應(yīng)期延長利用包含鉀離子累積機(jī)制的海馬CA1區(qū)有髓軸突仿真模型,考察HFS期間的軸突傳導(dǎo)阻滯與軸突膜內(nèi)外離子濃度之間的關(guān)系。結(jié)果表明,HFS期間鉀離子在髓鞘包裹的軸突膜外大量累積,導(dǎo)致軸突對刺激脈沖響應(yīng)的不應(yīng)期增長至15～20 ms,并最終誘發(fā)軸突傳導(dǎo)的去極化阻滯。(4)軸突HFS對下游神經(jīng)元群體活動具有調(diào)制作用在海馬CA1區(qū)的輸入軸突束施加HFS,并考察刺激之前、刺激期間和刺激之后三個階段內(nèi)CA1區(qū)胞體層和頂樹突層場電位的節(jié)律活動變化。結(jié)果表明,軸突HFS可以調(diào)制下游神經(jīng)元群體的活動,使下游神經(jīng)元群體頂樹突層場電位的低頻節(jié)律能量和同步性減弱,胞體層高頻節(jié)律成分的能量增強(qiáng)�？傊�,本文為HFS誘發(fā)軸突傳導(dǎo)的阻滯作用及其對于神經(jīng)元群體活動的調(diào)制作用提供了新的在體動物實(shí)驗證據(jù),并利用仿真模型表明其中的重要機(jī)制可能是：軸突膜外鉀離子的累積引起軸突響應(yīng)不應(yīng)期的增大。同時,軸突傳導(dǎo)的部分性阻滯作用及刺激脈沖對神經(jīng)元的殘余興奮性作用可能是HFS調(diào)制神經(jīng)元群體活動的重要機(jī)制。這些結(jié)果為DBS機(jī)制的研究提供了新的思路,同時也為DBS在臨床上的新應(yīng)用提供參考。
[Abstract]:Brain stimulation ( DBS ) is one of the hot topics in the field of neural engineering . It is very important to study the role and mechanism of DBS . ( 3 ) The accumulation of extracellular potassium ions during HFS may lead to an extension of the hippocampal CA1 region including the potassium ion accumulation mechanism . The results show that the effect of axonal conduction block and stimulation pulse on neuronal population activity is the important mechanism of HFS . In conclusion , the results provide a new idea for the research of the DBS mechanism and provide a reference for the new application of DBS in clinic .

【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R338

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 曹嘉悅;封洲燕;郭哲杉;胡振華;胡娜;;閉環(huán)式電刺激抑制癇樣棘波發(fā)放的機(jī)制研究[J];中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報;2016年01期

2 Yang Wang;Zhouyan Feng;Jing Wang;Xiaojing Zheng;;Somatosensory stimulation suppresses the excitability of pyramidal cells in the hippocampal CA1 region in rats[J];Neural Regeneration Research;2014年11期

3 封洲燕;肖乾江;胡振華;;電刺激期間神經(jīng)細(xì)胞單元鋒電位的檢測[J];中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報;2013年04期

4 王靜;李小俚;邢國剛;萬有;;Gamma神經(jīng)振蕩產(chǎn)生機(jī)制及其功能研究進(jìn)展[J];生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展;2011年08期

5 封洲燕;王靜;;微電極陣列大腦電信號檢測技術(shù)的進(jìn)展[J];電子學(xué)報;2009年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 鄭曉靜;大鼠海馬區(qū)電刺激抑制癲癇的作用機(jī)制研究[D];浙江大學(xué);2011年

，

本文編號：1786074