用最大长度序列测置脑干听觉诱发响应[英]/Li HF…∥J Biomed Eng.-

诱发响应可认为是由数组神经元对刺激产生的同步的电活动,然而,这种响应通常很微弱,常常淹没在同时产生的脑电图的背景中。为了将其中的诱发响应分离出来,作者选用了最大长度序列法且假设从测量开始系统只有暂时的线性,这个系统是一个能用于在线刺激及诱发响应的微机系统,它由     

模拟脑电节律的调制磁场对中缝核神经元放电影响的研究

用数值计算和动物实验的方法研究模拟脑电节律的调制磁场对与睡眠有关的中缝核神经元放电的影响 ,从而探讨其对睡眠的影响。通过数字仿真 ,研究了神经纤维对调制磁场刺激作用的响应特性 ,发现了神经纤维具有对低频调制包络信号响应敏感 ,对高频载波不响应的特性。依据睡眠全过程脑电节律的变化 ,研制了模拟 EEG信号发生器。采用高频磁脉冲作为载波调制模拟脑电节律信号 ,用所得的调制磁场诱导兔脑 ,观察磁刺激对中缝核5 -羟色胺能神经元放电的影响。动物实验结果表明 ,中缝核经磁刺激后放电频率发生显著改变 ,其放电变慢。这说明磁刺激能抑制 5 -羟色胺能神经元神经电活动水平 ,将为改善失眠症提供新的途径     

基于现场可编程门阵列的Hodgkin-Huxley模型神经元动作电位的数值模拟功能实现

神经元是构成生物体神经系统的基本单位。在神经元的电生理特性描述上,Hodgkin-Huxley(HH)模型最接近于生物学实际。硬件实现神经元可为临床脊髓损伤治疗、仿生学、人工智能等方面提供新的研究思路。本文以HH模型神经元为研究对象,采用DSP Builder技术,在现场可编程门阵列(FPGA)上完成了单个HH模型神经元的硬件实现。对FPGA实现的神经元施加了不同类型的电流刺激,分析研究其动作电位响应特性,并与相同参数刺激下的数值模拟结果进行了相关系数的计算分析。结果表明,FPGA实现的神经元动作电位响应与数值模拟结果高度一致,为后续通过硬件构建神经元网络奠定了基础。     

基于不可逆电穿孔胰腺肿瘤消融的最优空间覆盖模型

目的 在传统的消融手术中,医生通过观察患者的二维影像对肿瘤大小、位置、形态进行粗略估算从而进行手术方案规划。这种方式严重依赖医生的主观经验和专业技能,极易造成消融范围过大或不彻底,增加了术后并发症的风险。因此,科学的术前规划和精准的消融电极及电场作用区域定位具有非常重要的意义。本文提出一种胰腺肿瘤最优空间覆盖模型算法,以为胰腺肿瘤不可逆电穿孔消融提供最佳电场作用区域。方法 基于单根双极高压脉冲电极产生的电场消融区域为椭球体,在椭球长轴方向与电极导入路径即胰管方向相同、球心在胰管上及长短轴轴长满足一定比例关系的约束条件下,首先利用积极集算法求解球心,再借助Rodrigues旋转求解正定矩阵,得到的椭球即为电场作用区域,然后对长短轴轴长比值进行迭代寻优,最后将肿瘤在椭球中的占比作为评价指标以寻找最小消融椭球即最优电场作用区域。本文在公开数据集MSD上进行广泛实验寻找每个病例肿瘤的最小消融椭球及其占比。结果 最小消融椭球与肿瘤的几何形状及其距胰管的位置密切相关,对于大多数病例,肿瘤在最小消融椭球中的占比在20%～50%之间,最高能达到59.5%。结论 本文提出的算法可为胰腺肿瘤不可逆电穿孔消...     

神经元去极化反跳现象的研究进展

正神经元受刺激后产生动作电位,并将该刺激信号传递给其它的神经元,进而影响整个神经回路。这种接受去极化刺激后能够产生动作电位的特性,是判断细胞是否具有兴奋性的标准。然而亦有研究表明,神经元在接受超极化刺激后也能爆发动作电     

经硬脑膜电刺激对视皮层神经活动影响的仿真研究

经硬脑膜对视皮层电刺激为视觉功能修复提供了一种新的技术思路.前期的仿真工作利用激活函数定性研究了经硬脑膜电刺激对视皮层的作用效果,本研究在原有模型基础上引入神经无模型,定量研究不同刺激波形及参数对电极作用范围的影响.该方法将已建立的神经元模型耦合到视皮层区域有限元模型中,利用傅里叶-有限元方法分别计算双脉冲、指数脉冲和正弦波刺激下视皮层区域模型内的场电位,将电位加载到神经元模型上,观察神经元是否发生兴奋,以神经元区域兴奋个数判定电极的作用范围.仿真结果表明,该方法能较好的表达刺激的响应范围:不同刺激波形及参数引起的神经元区域兴奋数量不同,且解剖结构会影响刺激效果.所得结果对实验具有一定指导意义.     

叠加刺激下神经元集群同步(相关)编码的研究进展

神经元集群(neural ensemble)编码是理解大脑信息处理机制的重要突破口.不同的功能神经元集群编码了不同的刺激信息.研究神经元集群编码信息的关键问题之一是在多个刺激同时输入时,大脑的响应如何由不同的功能神经元集群来表达.综述了应用神经元集群同步(相关)编码来表达叠加刺激的典型研究:猫视觉皮层在两个光棒刺激条件下的神经元集群发放的同步(相关)编码;猫视觉皮层在光栅刺激下的神经元集群同步(相关)编码;麻醉状态下的猫上丘脑在两个组合的叠加光棒刺激下神经元集群发放的同步(相关)编码;清醒状态下猫上丘脑对组合多个光点刺激的神经元集群的同步(相关)编码.     

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最强,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.     

心肌细胞电脉冲作用下电场分布仿真结果与分析

目的 细胞电脉冲刺激仿真是研究心脏电脉冲消融的一种仿真方式，本文建立椭球形细胞电脉冲刺激仿真模型，模拟心肌细胞受到电脉冲刺激下的情况，研究电场入射方向和细胞长度对其电场分布和跨膜电位的影响。方法 通过COMSOL5.5软件进行仿真，以球形细胞模型为基础，在边长60μm的立方体空间中建立椭球形细胞模型。于垂直于Z轴的两面施加2.4 V电压，用以模拟心肌细胞在外加匀强电场作用下的电压分布情况。改变脉冲电场与细胞长轴的夹角，研究0°、30°、60°、90°的不同电场入射角度对心肌细胞电压分布和跨膜电位的影响。保持入射角为0，研究跨膜电位最大值与细胞长轴直径的关系。结果 对于椭球形的心肌细胞，电场的入射角从0°增大到90°时，跨膜电位从1.068 V减小至0.373 V，同时最大跨膜电位的位置也发生改变。入射角为0°时，跨膜电位最大值V与细胞长轴直径D的线性回归方程为V=81.191 6+38.607 9D,r²=0.998 1。结论 电场入射角越大，细胞跨膜电位越低；细胞长轴直径越长，跨膜电位最大值越大。该研究对后续心肌细胞电脉冲刺激实验及心脏电脉冲消融的临床试验具有参...     

一种用于肝癌微波消融空间定位的优化算法

目的在肝癌微波消融手术前,优化算法可自动计算出最佳进针路径,从而保证完全消融肿瘤的同时对正常组织损伤最小。本文提出一种基于三维肿瘤图形信息的术前规划的优化算法。方法首先在理论上将微波消融针的消融范围当作一个以进针方向为长轴的椭球体,然后通过不断改变球心位置及进针方向,找出一个可完全包含肿瘤的最小消融椭球,最后针对椭球形状及不规则肿瘤模型,将计算得到的消融效率作为评判算法优劣的标准。结果对于与消融椭球形状相同的肿瘤模型,消融效率可达99.5%以上,而对于其他肿瘤图形,消融效率取决于其形状及所用消融针类型。结论上述结果证明了本算法的正确性及可行性,且本算法对不同形状的肿瘤及不同类型的微波消融针均适用。     

半规管与动物敏捷度

正半规管是脊椎动物内耳的一个古老组成部分。在有颌动物(有颌骨的脊椎动物)的听泡中,骨性管道和其中的膜性管道组成了半规管,每侧听泡中各有上、外、后3个半规管,代表空间3个不同的平面,分别感受运动过程中头部在不同方向的旋转~([1])。大脑将半规管的传人冲动与耳石、视觉和本体感觉的信息进行整合分析,进而调整运动过程中躯体的姿势和动作~([2])。注视锁定是半规管最重要的功能之一,这一功能是通过前庭眼反射和前庭丘反射实现的,在运动中眼外肌和颈部肌肉需要配合躯体     

缰核神经元对伤害性刺激和压力感受性刺激的反应

作者曾证明缰核引起的痛觉改变和心血管活动密切相关。本实验向静脉内冲击式注射新福林（1～2mg／kg）引起动脉血压迅速短暂升高、以刺激压力感受器，用玻璃微电极观察和记录了缰核神经元放电对压力感受性刺激和伤害性刺激的反应。证明缰核一些神经元可接受压力感受性刺激和伤害性刺激，并且两者之间有密切联系。对伤害性刺激反应的单位，多对压力感受性刺激也有反应。即痛敏单位对压力感受性刺激主要呈兴奋反应（75％）,而抑制单位对其呈抑制反应（63％）。侧脑室注入吗啡后，缰核神经元对伤害性刺激的反应发生明显改变，同时对压力感受性刺激反应也改变。压力感受性兴奋单位或抑制单位对压力感受性刺激反应均增强，并伴有血压降低。提示吗啡加强缰核心血管反应神经元的活动与血压降低有关。说明缰核神经元可汇聚这两种不同性质刺激的传入信息，同时表明这种与痛和心血管反应有关神经元可能参与防御性心血管反应过程。     

颅脑模型减速撞击过程中脑组织受力特点的研究

目的 研究颅脑减速撞击过程中脑组织关键部位受力的特点（受拉或受压）。方法 制作含气泡的透明颅脑物理模型,并将其固定在竖式颅脑减速撞击实验台上。将移动平台放置在400 mm的高度,自由下落并撞击固定台面,同时采用高速摄像记录整个减速撞击过程,并用序列图片分析软件对气泡长、短轴（分别位于垂直于撞击方向及撞击方向）的轴长变化进行分析。结果 撞击点处的气泡在短轴方向上的轴长变化大于长轴方向上的轴长变化,对冲点处的气泡在短轴方向上的轴长变化小于长轴方向上的轴长变化。结论 实验结果表明撞击点处的气泡所受到的作用力主要为压力且来自于短轴方向,即撞击方向;对冲点处的气泡所受到的作用力主要为拉力且来自于长轴方向,即撞击方向的垂直方向。该研究对于研究颅脑减速撞击致伤的力学机制及其诊断和防护具有重要意义。     

一种神经纤维电磁感应刺激的模型

本文介绍了一个用以解释神经纤维电磁感应刺激物理特性的模型。用麦克斯韦方程来予测由电容通过刺激线圈放电时产生的感应电场的分布,用一个Hodgkin—Huxley电缆模型来描述神经纤维对这种感应电场的响应。在一定的电路参数(电阻、电容和初始电压)下,当给定线圈的位置、方向和形状以后,就可以用此模型     

稳态视觉刺激频率与诱发响应相关性的fMRI研究

稳态视觉诱发电位(SSVEP)及脑电逆问题(inverse EEG)的研究显示了大脑皮层对于不同频率的稳态视觉刺激的响应具有幅度及空间位置上的差异.本文利用功能性磁共振成像(fMRI)研究稳态视觉刺激频率与诱发响应之间的相关性.根据SSVEP的实验结果进行真fMRI实验设计,对5名被试者给予不同频率的稳态视觉刺激,同时进行了脑部的fMRI扫描,采用SPM软件进行数据处理和分析.结果显示,不同频率刺激下的响应区域均集中于初级视皮层(V1),并且均具有单侧优势效应,即右侧半球的响应强于左侧半球.该结果显示了初级视皮层单侧优势对于稳态视觉诱发响应的表现形式.本文讨论了单侧优势与刺激性质之间存在相关性的可能,以及对此做进一步研究和应用的前景.     

围绕两轴进行复杂的旋转刺激后大鼠全脑内Fos的表达(英文)

为了探讨旋转刺激与运动病发生的关系,本研究利用一种复杂的围绕两轴旋转的加速度刺激器刺激大鼠后,观察大鼠全脑内Fos蛋白的表达情况。动物被随机地分成四组,即正常对照组、两轴旋转刺激组、双侧迷路毁损组以及双侧迷路毁损后接受旋转刺激组。采用免疫组织化学染色方法观察全脑不同核团内Fos蛋白的表达情况。结果显示:(1)正常对照组和双侧迷路毁损组大鼠的脑内均未检测到Fos样免疫阳性产物;(2)两轴旋转刺激组的大鼠在给予复杂的围绕两轴旋转的加速度刺激后,在大鼠脑和脑干的多个核团内均可检测到Fos样免疫阳性神经元,其阳性产物主要表达于细胞核。其中在脑干内的前庭复合体的不同亚核(包括前庭内侧核、前庭上核和前庭下核),孤束核、蓝斑核、臂旁内侧核、臂旁外侧核,间脑的室旁核以及边缘系统的杏仁核等内均可观察到密集分布的Fos样免疫阳性神经元;(3)双侧迷路毁损组大鼠在接受复杂的围绕两轴旋转刺激后,在上述相应核团内均难以检测到Fos蛋白的表达。以上研究结果提示两轴旋转刺激可以有效地激活前庭神经元,而大鼠在接受前庭刺激后,脑和脑干的许多核团内大量的神经元可能通过与前庭核复合体发生直接或间接的纤维联系也被激活,这些被激活的神经元可能与运动病发生的复杂机制有关。     

重复经颅磁刺激对后肢去负荷小鼠神经元兴奋性及离子通道影响的研究

本研究从神经电生理角度探究重复经颅磁刺激对模拟失重小鼠神经元兴奋性和离子通道的影响。将青年C57小鼠分成对照组、尾吊组和磁刺激组。对尾吊组和磁刺激组小鼠进行14天的尾吊处理，建立模拟失重模型，同时对磁刺激组小鼠施加14天的重复经颅磁刺激。利用离体脑片膜片钳实验，检测动作电位的相关指标和电压门控型钠、钾离子通道的动力学特性变化，分析神经元的兴奋性及其离子通道机制。结果显示，小鼠的行为认知能力和神经元兴奋性随着尾吊而显著下降，重复经颅磁刺激可以显著改善后肢去负荷小鼠海马齿状回颗粒细胞的认知损伤和神经电生理相关指标；重复经颅磁刺激可能是通过促进钠离子外流和抑制钾离子，来改变钠、钾离子通道的激活、失活和失活后再复活过程，影响离子通道的动力学特性，从而增强单个神经元的兴奋性，改善后肢去负荷小鼠的认知损伤和空间记忆能力。     

电磁防护仿生中的神经动作电位发放特性

为神经元的仿生原型电路设计提供理论支撑以及突破传统防护方法的束缚,本研究利用典型的Hodgkin-Huxley模型对神经元进行数学建模和仿真。研究方波信号刺激下神经元动作电位的时域响应特性,并分析方波信号的幅值、周期、占空比、刺激时长对动作电位的影响。仿真结果表明,神经元取生理参数(导电、电容、反电动势等)、周期为10 ms,占空比为20%时,方波信号幅值的第一敏感参数为4μA/cm²,第二敏感参数为21μA/cm²;周期与占空比的阈值分别为8 ms和6%。研究还发现信号刺激时长同样是决定动作电位发放的重要因素。     

用于刺激响应测量的味觉刺激器的开发

目前,已有数种临床诊断方法用于味觉障碍患者。但大多数是基于患者主诉,不适用于揭示心理性症状,也不利于推断伪装疾病。临床上亟待客观检查方法的出现。尽管诱发响应EEG或MEG已经被作为一种客观方法用于诊断其他感觉器官障碍,但要想将其用于味觉障碍的诊断,一个具有极小上升时间的味觉脉冲刺激器是必不可少的,同时确保该刺激器产生与触觉干扰无关的纯味觉刺激也是十分重要的。由于这种刺激器还没有达到可用的程度,故几乎没有这样的实验报导。作者研制了一种可以产生短上升时间(16.5ms)的味觉刺激器。为了评估这种刺激器的特性,通过以下…     

ECG装置的频率响应的测试

通常仪器的频率响应特性是由放大器增益与频率的关系来确定的,但这种方法只规定了幅值响应却忽略了滤波时间的漂移与相位响应。此外,尽管对相位响应来说用低频测试是一个非常有用的方法,而标准的要求仍基于幅值响应。日后的目标是建立一套测试方法与条件的国际标准,同时还强调需要有一种容易对目前FCG波形响应的测试结果作出说明,从而使临床工作者能对仪器性能作出正确的评价方法。本文正是为寻求一种测试ECG仪器频响的方法。对低频响应的测试来说,首先要找到一个对幅值和相位都有意义的测试信号的频谱范