基于局部场电位样本熵分析的麻醉深度监测

背景：目前的麻醉深度监测多以大脑皮质脑电信号分析为主,然而,大脑皮质脑电信号不能反映皮质下组织的功能状况、不包含高频信息并且易受外界环境干扰,从而导致基于大脑皮质脑电信号分析的麻醉深度监测在稳定性、精确性等方面有固有缺陷。 目的：分析局部场电位信号样本熵在麻醉深度监测中的效果,实现麻醉深度的实时监测。 方法：以大鼠为模型动物进行实验,对整个麻醉过程中的大鼠初级视觉皮质局部场电位信号进行快速样本熵计算,并对样本熵曲线动态变化进行分析,判定麻醉状态;然后将样本熵分别与大鼠尾部受热刺激时的甩尾延迟时间、局部场电位信号的中心频率和边缘频率做统计分析,验证基于局部场电位快速样本熵分析的麻醉状态判定方法。 结果与结论：局部场电位信号的样本熵可以快速、准确、稳定地反映大鼠的麻醉深度,用于麻醉深度实时监测。     

恐惧记忆的形成对大鼠内侧前额叶皮层ECoG的影响

目的记录并分析大鼠在穿梭实验恐惧记忆形成前后内侧前额叶皮层的皮层脑电(Electrocorticogram,ECoG)的变化特征,揭示恐惧记忆的形成对内侧前额叶皮层ECoG的影响。方法通过穿梭实验诱导出大鼠对厌恶刺激的恐惧记忆,在恐惧记忆形成前后分别记录大鼠处于清醒和浅麻醉状态下内侧前额叶皮层的ECoG,分析ECoG频率谱、功率谱的变化特征。结果不论大鼠是处于清醒状态还是浅麻醉状态,恐惧记忆形成前后ECoG的总功率没有显著性差异(P0.05)。尽管恐惧记忆的形成对于浅麻醉状态下的ECoG的频率谱没有显著性改变(P0.05),但恐惧记忆的形成对于清醒状态下的ECoG的频率谱具有显著性的影响(P0.05):表现为θ波比例显著减少(P0.05),β波比例显著增加(P0.05)。实验结果提示穿梭实验恐惧记忆的形成使清醒状态下的大鼠的内侧前额叶皮层处于兴奋状态。     

不同麻醉深度下大鼠脑电复杂度和功率谱的变化过程

本研究计算和分析了大鼠在逐渐加深的Urethane麻醉过程中脑电信号的算法复杂度、近似熵、功率值和功率谱重心频率的变化特征。结果表明：随着麻醉程度的加深，皮层脑电中同步波的两种复杂度值逐渐减小，同步波高频段功率也逐渐减少，使得功率谱重心频率向低频方向迁移；去同步波则在深度麻醉状态下不再出现，说明中脑网状结构的激励已消失。另外，脑电信号的算法复杂度和近似熵的计算结果有很好的一致性。     

应用大鼠前额叶皮层多通道局部场电位的同步模式研究丙泊酚麻醉程度

目的 研究在清醒、丙泊酚麻醉过程中、翻正反射恢复后3种状态下,大鼠前额叶皮层多通道局部场电位(LFPs)的同步模式,作为界定麻醉程度的客观指标.方法 利用成年SD大鼠5只,在大鼠前额叶皮层植入16通道微电极阵列10 d后,应用Cerebus多通道信号采集分析系统,记录大鼠在清醒、丙泊酚麻醉过程中、翻正反射恢复后3种状态下前额叶皮层的16通道信号.丙泊酚麻醉按0.1 mg/(kg体重·min)的剂量,恒速静脉输注.对记录的原始信号进行预处理,获取LFPs,应用Hilbert变换计算LFPs相位系列.选择参考通道,分别计算3种状态下4s时间段内其它15通道LFPs相位与参考通道LFPs相位的相关动态值,计算窗口200 ms,窗口移动步长50 ms.结果 大鼠在清醒状态下LFPs相位的相关动态值比在丙泊酚麻醉状态下小(P<0.05);恢复翻正反射后的LFPs相位相关动态值比清醒状态大(P<0.05),比麻醉状态下小(P<0.05).结论 大鼠在清醒状态下,其前额叶皮层LFPs相位未呈现同步性;在丙泊酚麻醉状态下,呈现高度的同步性;在麻醉复苏期间,同步性在2者之间.多通道LFPs相位的同步程度可以界定不同的麻醉程度.     

应用大鼠前额叶皮层多通道局部场电位的同步模式研究丙泊酚麻醉程度

目的 研究在清醒、丙泊酚麻醉过程中、翻正反射恢复后3种状态下,大鼠前额叶皮层多通道局部场电位(LFPs)的同步模式,作为界定麻醉程度的客观指标.方法 利用成年SD大鼠5只,在大鼠前额叶皮层植入16通道微电极阵列10 d后,应用Cerebus多通道信号采集分析系统,记录大鼠在清醒、丙泊酚麻醉过程中、翻正反射恢复后3种状态下前额叶皮层的16通道信号.丙泊酚麻醉按0.1 mg/(kg体重·min)的剂量,恒速静脉输注.对记录的原始信号进行预处理,获取LFPs,应用Hilbert变换计算LFPs相位系列.选择参考通道,分别计算3种状态下4s时间段内其它15通道LFPs相位与参考通道LFPs相位的相关动态值,计算窗口200 ms,窗口移动步长50 ms.结果 大鼠在清醒状态下LFPs相位的相关动态值比在丙泊酚麻醉状态下小(P<0.05);恢复翻正反射后的LFPs相位相关动态值比清醒状态大(P<0.05),比麻醉状态下小(P<0.05).结论 大鼠在清醒状态下,其前额叶皮层LFPs相位未呈现同步性;在丙泊酚麻醉状态下,呈现高度的同步性;在麻醉复苏期间,同步性在2者之间.多通道LFPs相位的同步程度可以界定不同的麻醉程度.     

应用大鼠前额叶皮层多通道局部场电位的同步模式研究丙泊酚麻醉程度

目的 研究在清醒、丙泊酚麻醉过程中、翻正反射恢复后3种状态下,大鼠前额叶皮层多通道局部场电位（LFPs）的同步模式,作为界定麻醉程度的客观指标.方法 利用成年SD大鼠5只,在大鼠前额叶皮层植入16通道微电极阵列10 d后,应用Cerebus多通道信号采集分析系统,记录大鼠在清醒、丙泊酚麻醉过程中、翻正反射恢复后3种状态下前额叶皮层的16通道信号.丙泊酚麻醉按0.1 mg/（kg体重·min）的剂量,恒速静脉输注.对记录的原始信号进行预处理,获取LFPs,应用Hilbert变换计算LFPs相位系列.选择参考通道,分别计算3种状态下4s时间段内其它15通道LFPs相位与参考通道LFPs相位的相关动态值,计算窗口200 ms,窗口移动步长50 ms.结果 大鼠在清醒状态下LFPs相位的相关动态值比在丙泊酚麻醉状态下小（P〈0.05）;恢复翻正反射后的LFPs相位相关动态值比清醒状态大（P〈0.05）,比麻醉状态下小（P〈0.05）.结论 大鼠在清醒状态下,其前额叶皮层LFPs相位未呈现同步性;在丙泊酚麻醉状态下,呈现高度的同步性;在麻醉复苏期间,同步性在2者之间.多通道LFPs相位的同步程度可以界定不同的麻醉程度.     

大鼠视皮层中脑源性神经营养因子及γ-氨基丁酸表达的年龄相关性变化

目的 比较不同年龄组大鼠初级视皮层中脑源性神经营养因子（BDNF）及抑制性神经递质γ-氨基丁酸（GABA）表达的年龄相关性变化，为探讨老年性视觉功能衰退的细胞分子机制提供线索。方法 Nissl染色显示视皮层分层并用于神经元计数；免疫组织化学法标记大鼠视皮层中BDNF及GABA免疫阳性神经元。光镜下观察并用Image-Pro Express 6.0分析软件进行细胞密度统计和免疫反应吸光度值测量。结果 青年、中年及老年组(每组n=6)大鼠初级视皮层各层的神经元平均密度差异不显著；但与青年组大鼠相比，中年组及老年组大鼠初级视皮层各层中BDNF及GABA免疫阳性神经元密度显著下降，BDNF及GABA免疫反应强度明显减弱；与中年组大鼠相比，老年组大鼠视皮层各层中BDNF及GABA免疫阳性神经元密度及其反应强度亦明显降低。在衰老过程中，大鼠初级视皮层各层内GABA表达的减少与BDNF表达的降低具有高度的相关性。结论 大鼠初级视皮层中BDNF和GABA的表达随着衰老出现进行性下降，衰老过程中BDNF分泌的减少可能引起脑内抑制性神经递质GABA表达下调，这可能是介导老年性视觉功能衰退的重要途径之一。     

自适应干扰对消的大鼠视觉诱发电位提取

研究大鼠的视觉诱发电位对认知人类视觉机理和疾病发生的位置具有重要意义.为获得大鼠视觉刺激诱发电位的特征信息,本研究设计了一种新的用于自适应干扰对消的大鼠视觉诱发电位信号采集方案,在大鼠初级视皮层不同位置和深度分别植入检测电极和干扰参考电极,有效提取了同源干扰信号.并基于该方案进行了大鼠视觉诱发电位的快速提取研究.仿真实验和实际应用结果表明,应用该方案实现自适应干扰对消,信噪比提高约6 dB,能够有效提取出大鼠单次闪光刺激诱发电位波形,并可从单次提取的结果中获得准确的潜伏期信息.该方案为实时获取大鼠视觉诱发电位特征信息提供了有效手段.     

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.     

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.     

超声刺激对大鼠前额叶皮层ECoG的调控

超声刺激具有神经调控功能,探讨其对前额叶皮层的神经调控作用及机制.超声刺激经颅施加到麻醉状态下大鼠(n=15)的前额叶皮层(刺激持续20 min),并于刺激前、刺激中和超声刺激后分别记录前额叶皮层的皮层电位(ECoG).ECoG的特征参数分别为总功率谱密度(PSD)、4个频段(δ:0.5～4 Hz,θ:4～8 Hz,α...     

核呼吸因子-1在正常发育和视觉剥夺大鼠视皮层内的表达

目的:观察核呼吸因子-1(NRF-1)在正常发育及视觉剥夺大鼠视皮层内的表达.方法:构建视觉剥夺大鼠模型,利用半定量:PCR、Western blot及免疫组织化学的方法检测NRF-1在正常发育及视觉剥夺大鼠视皮层内的差异表达.结果:通过以上方法均可检测到视觉剥夺大鼠视皮层内NRF-1表达明显降低.结论:NRF-1的基因转录及蛋白表达水平依赖于正常视觉信号的刺激,异常的视觉经验使视皮层神经元兴奋性降低,造成NRF-1表达的明显下调.     

抑郁大鼠40 Hz听觉稳态响应的特性研究

抑郁症已成为危害人类健康的一大公共卫生问题。目前，抑郁症的诊断主要依靠患者自述或填写专业量表，由医生进行判断。此方法存在误诊率高、一致性差等缺陷。由此，寻找一种精准、高效、便捷的抑郁症生物标志物具有极重要的价值和意义。本研究通过对比抑郁组和对照组大鼠听觉初级皮层处40 Hz听觉稳态响应(ASSR)差异，探究ASSR作为抑郁症诊断靶标的可行性。将24只大鼠随机分为抑郁模型组(n=12)和正常对照组(n=12),模型组通过持续8周的慢性不可预知温和应激刺激(CUMS)进行建模。通过采集并对比两组大鼠在建模前后的糖水偏好、强迫游泳、旷场实验等3种行为学指标，判断建模是否成功。随后进行电生理实验，采集大鼠在40 Hz-click声音刺激下，左右两侧初级听觉皮层处的局部场电位信号(LFPs),并对比试次间相位一致性(ITPC)及诱发功率两种常用指标。结果表明，与正常对照组相比，8周抑郁建模显著降低了模型组糖水偏好率(71.89±6.32 vs 87.65±3.54,P<0.05)和旷场运动距离(2 219±532 vs 2 930±315,P<0.05),显著提升了模型组游泳静止时间...     

单脉冲经颅磁刺激对视皮层神经活动抑制作用的初步实验研究

为了研究单脉冲经颅磁刺激(sTMS)对视皮层神经活动的影响,利用多通道生理记录仪,分别记录下11名右利手志愿者sTMS作用于视皮层前后的视觉诱发电位(VEP)。采用叠加平均和巴特沃斯低通滤波的方法处理后,对比分析这两种情况下的VEP峰时特征,发现sTMS刺激将引起VEP峰值发生的时间有一定延迟。初步的实验结果表明,sTMS对视皮层神经活动有抑制作用,从而引起VEP产生了滞后,为将经颅磁刺激应用于研究视觉中枢神经活动提供了实验证据。     

超声刺激对大鼠多皮层ECoG的调控

目的:为了进一步揭示超声刺激的神经调控机制以及超声刺激引起的刺激效应范围,将超声刺激经颅施加到大鼠前额叶皮层部位,同步记录和分析前额叶、顶叶及枕叶皮层的皮层电位（Electrocorticogram, ECoG）的变化特征。方法:在大鼠麻醉状态下,利用脑立体定位仪将超声探头定位在大鼠前额叶部位的正上方,刺激时间为20 min。以功率谱密度（Power Spectral Density, PSD）、振幅及互相关系数值为指标,分析比较超声刺激前、刺激中、刺激后的ECoG总功率、平均幅值以及皮层间的互相关系数值。结果:（1）超声刺激会增加前额叶皮层ECoG的总PSD和平均幅值（P<0.05）,超声刺激停止后,在较短的时间内ECoG恢复到刺激前水平;（2）在顶叶及枕叶皮层,超声刺激对总ECoG及各频段信号的PSD、平均幅值无显著性影响。但在超声刺激过程中,枕叶ECoG的部分时间段的平均幅值相对于刺激前有显著性差异,即在超声刺激的后半段时间内,超声刺激产生刺激效应范围扩散到枕叶皮层。结论:超声刺激对刺激局部的ECoG具有调控作用,且这种调控具有及时性及快速恢复的特点。超声刺激对ECoG的调控效应范围总体上来说是局限性的,对远离刺激部位的其他脑皮层ECoG的影响尚无明确关系,其效应很可能是超声刺激局部引起的后续神经网络反应。 【关键词】超声刺激;ECoG;脑皮层;神经调控     

针刺穴位后皮层对脊髓水平痛反应影响的探讨

我们实验室的电生理研究工作表明:猫的大脑皮层体感Ⅱ区参与丘脑水平针刺镇痛效应的下行性调节。皮层对脊髓水平的痛反应是否有影响则不很清楚。本工作是在大白鼠的痛模型上探讨针刺穴位后皮层对脊髓水平痛反应的影响,所用的指标为辐射热照尾尖引起甩尾反应的潜伏期(秒)及电刺激尾尖上方引起嘶叫所需的最小电压(伏)。电针督豚、长强和腰俞。大鼠在氯胺酮麻醉下暴露一侧感觉皮层后,分别用两种方法处理皮层:一种是电解毁损法(参数为1毫安,1分钟)破坏部分皮层;另一种是用2％利多卡因滤纸片贴在皮层表面。两者皆在大鼠完全清醒后观察电针穴位前后上述两个指标的变化。结果如下:     

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.     

视觉靶刺激和干扰子刺激响应过程中的脑电流源模型分析

采用3-刺激视觉oddball实验范式,研究大脑离散电流源在干扰子刺激和靶刺激响应过程中的电流时间过程。本文采集了健康受试者的64导联头皮脑电(EEG)数据,通过3-刺激范式,既检测到人脑在识别小概率事件(靶刺激和干扰子刺激)过程中产生的P300电位的P3b成分;又测得P300电位的P3a成分,P3a主要在干扰子刺激响应过程中产生。本文用相同实验范式下的磁共振激活簇空间坐标作为约束条件,建立了干扰子刺激和靶刺激事件相关电位(ERPs)的区域源模型,区域源模型的电流计算分析表明P3b的主要神经源包括双侧下顶叶、双侧后顶叶皮层和双侧颞下皮层,而P3a的主要神经源包括双侧脑岛、双侧中央前沟和扣带回等额叶皮层。研究结果表明对靶刺激的脑处理涉及顶叶、颞下皮层和左侧脑岛等参与的刺激驱动注意过程、目标引导注意过程、视觉形状分类与记忆提取等,而对干扰子刺激的脑处理则主要涉及右侧脑岛、扣带回等完成的注意转移、注意资源的重新分配过程。     

猫初级视区急性毁损对高级视区刺激诱导的c-fos蛋白表达的影响

目的:研究初级视区急性毁损对猫的高级视区刺激诱导的c-fos蛋白表达的影响,探索初级视区毁损后的残留视觉(称盲视)可能机制。方法:本研究采用免疫组织化学检测了初级视区(包括17和18区)急性毁损对猫的高级视区(包括19、20和21区)中立早基因c-fos蛋白基础表达量和刺激诱导的c-fos蛋白表达量的影响,以正常猫为对照。结果:急性毁损初级视区后,高级视区内c-fos免疫阳性神经元密度及c-fos免疫阳性反应的光吸收值(OA)在初级视区毁损猫和正常对照猫之间无显著差异;然而,双侧初级视区毁损猫的高级视区中刺激诱导的c-fos免疫阳性神经元密度比正常猫下降了92%以上,c-fos蛋白免疫阳性反应的OA值下降了78.9%以上。结论:初级视区急性毁损后高级视区的绝大多数神经元失去了对视觉刺激的反应性,因此,初级视区毁损后出现的盲视现象可能主要与皮层下中枢至高级视区的神经通路重组有关。     

麻醉期心率变异性的复杂性研究

采用近似熵、复杂度指标分析 38例受试者麻醉期心率变异性信号的复杂性。结果表明 :麻醉期心搏周期有显著性的复杂性变化 ,麻醉状态下心率变异性的复杂度 Kc、C1 、近似熵 (P<0 .0 5 )均显著低于清醒状态。进一步将麻醉期心率变异性信号分解为 1/f部分和非 1/f部分 ,并分析这两部分的复杂性。结果表明将心率变异性信号分解可显著提高复杂性分析指标的灵敏度。