经颅磁声电刺激对大鼠工作记忆局部场电位gamma节律的影响

经颅磁声电刺激(TMAES)是一种新型无创的神经调控技术,利用超声与静磁场相互耦合产生感应电场,调节相应脑区的神经节律振荡活动,从而影响大脑学习、记忆等认知功能。为探究经颅磁声电刺激对大鼠工作记忆(WM)行为学实验中gamma节律神经振荡活动的影响,将20只健康成年Wistar大鼠随机分为对照组和刺激组,刺激组大鼠接受0.05～0.15 T、1.33～13.33 W/cm²的经颅磁声电刺激,持续10 d,对照组不接受刺激;采集T型迷宫工作记忆任务中大鼠前额叶皮层(PFC)的局部场电位信号(LFPs),对比分析两组间的行为学差异、LFPs的时频分布和互信息相关性。结果显示,刺激组大鼠执行工作记忆任务达到正确率80%以上所需时间为(7.57±0.99) d,明显少于对照组(10.65±2.32) d(P<0.05);在经过选择点位置前后,2.66～13.33 W/cm²组、0.10～0.15 T组大鼠LFPs信号gamma频段的能量密度明显高于对照组的相应值(P<0.05),6.65～13.33 W/cm²组、0.10～0.15 T组大鼠gamma频段12通道信号间的相关性明显强于对照组的相应值(P<0.05)。研究结果表明,经颅磁声电刺激能够增强大鼠工作记忆中前额叶皮层神经元集群gamma节律振荡活动,为进一步探索经颅磁声电刺激调节大脑记忆功能的作用机制奠定基础。     

不同模式经颅磁刺激对大鼠工作记忆中局部场电位因果网络连接的影响

近年来,非侵入式临床神经调控手段被专家学者们重点关注,其中经颅磁刺激技术能够无创地在大脑皮层中诱导出感应电场,从而调节神经系统功能,其对认知功能的调控作用尤为显著。建立5 Hz重复经颅磁刺激(rTMS)组、间歇性θ节律刺激(iTBS)组和连续性θ节律刺激(cTBS)组大鼠模型,每组6只。记录大鼠在工作记忆任务过程中的局部场电位信号(LFPs)。之后,基于定向传递函数(DTF)分别构建θ和γ频段的局部场电位因果连接网络,并计算各组大鼠的DTF值、平均连接密度、全局效率等因果网络特征参数,结合各组行为学的实验结果,对比分析不同模式经颅磁刺激对大鼠工作记忆的影响。结果表明,关于学会工作记忆行为学任务所需时间,rTMS组[(4.83±1.84) d]和iTBS组[(5.00±1.55) d]大鼠显著低于对照组[(7.83±2.40) d]和cTBS组[(9.33±2.07) d](P<0.05);各组间大鼠LFPs信号θ频段的DTF值无统计学差异(P>0.05),rTMS组和iTBS组大鼠γ频段的DTF值等网络参数均显著高于对照组和cTBS组大鼠(P<0.05)。rTMS刺激...     

经颅磁声电刺激下大鼠工作记忆中前额叶皮层因果连接网络特性分析

经颅磁声电刺激(TMAES)是一种新型非侵入式的脑神经调控技术,利用静磁场和超声波耦合在脑组织中产生刺激电流以调节特定脑区的神经放电活动。本研究旨在从神经节律振荡与信息传递的角度,探究经颅磁声电刺激对大脑工作记忆功能的影响。将24只斯普拉格·道利(SD)大鼠随机分为对照组、超声组和磁声组,磁声组接受0.10 T、7.98 W/cm²的刺激,超声组接受相同强度的超声刺激,对照组不接受刺激;采集T迷宫工作记忆实验中大鼠前额叶皮层的局部场电位(LFPs)信号,对比不同组别θ(4～8 Hz)和γ(30～80 Hz)频段LFPs信号的时频分布,并基于图论进一步分析前额叶皮层的因果连接网络特性。结果显示,磁声组大鼠在行为选择过程中θ和γ频段LFPs信号的能量值大于超声组与对照组(P<0.05);磁声组信号间平均因果连接强度高于超声组和对照组(P<0.05);磁声组大鼠工作记忆任务中θ频段因果连接网络的全局效率(E_glob)和聚类系数(C)比超声组和对照组显著升高(磁声组：E_glob=0.134±0.033,C=0.837...     

经颅磁声电刺激对前额叶皮层神经集群钙信号的影响EI北大核心CSCD

经颅磁声电刺激(TMAES)作为一种新型的脑神经调控和研究手段,利用超声和磁场耦合产生的感应电流调节不同脑区的神经电活动。钙离子作为神经信号第二特使,在神经信号传递中起着关键作用。为了探究经颅磁声电刺激对前额叶皮层放电活动的影响,将15只小鼠分为对照组、超声组和磁声组,磁声组接受超声强度为2.6 W/cm^(2)和磁感应强度为0.3 T的刺激,超声组仅接受相同强度的超声刺激,对照组无超声和磁场,持续刺激一周。通过光纤光度检测技术实时记录小鼠刺激过程中前额叶皮层钙离子浓度,并进行新物体识别实验,对比各组行为学差异和钙信号的时频分布。实验结果显示,经颅磁声组在刺激后10 s内钙瞬变信号均值(4.84±0.11)%大于超声组(4.40±0.10)%和对照组(4.22±0.08)%,且钙瞬变信号波形变缓,提示钙离子代谢变快;磁声组主要能量频带分布在0~20 Hz,超声组为0~12 Hz,对照组为0~8 Hz;磁声组认知指数为0.71,超声组为0.63,对照组为0.58,表明超声刺激和磁声电刺激均能提高小鼠的认知能力,但磁声组效果优于超声组。以上结果显示,经颅磁声电刺激能够改变前额叶皮层神经集群的钙稳态,实现对前额叶神经集群放电活动的调控,对认知功能具有促进效果。研究结果为进一步探索经颅磁声电刺激的深层神经作用机制提供了数据支撑和参考。     

经颅磁刺激对字母工作记忆影响的研究

通过改变经颅磁刺激器的刺激时间点、刺激部位及刺激频率三项参数,探讨其对字母工作记忆的影响。使用心理学实验软件E-Prime设计字母工作记忆任务,采用TMS精确导航定位系统对刺激点精确定位,分别改变三项参数对受试者进行磁刺激,记录受试者接受字母工作记忆任务时的反应时间进行分析。影响受试者字母工作记忆的主要时间点在受试者休息的间歇6 s内,主要部位在受试者的左侧前额叶背外侧,高频磁刺激与无刺激相比反应时间明显缩短,但不具有显著性差异(P>0.05)。在休息间歇6 s,高频重复磁刺激刺激受试者左侧前额叶背外侧可以提高字母工作记忆。     

40 Hz光闪烁刺激对大鼠空间工作记忆影响及其神经机制研究

阿尔茨海默症（AD）是一种以认知障碍为特征的神经退行性疾病,其主要临床表现是空间工作记忆（SWM）障碍,严重影响患者身心健康,而现有药物疗法存在治愈率低等问题,因此非药物物理疗法逐渐受到人们广泛关注。近年来,一种通过40 Hz光闪烁刺激（40 Hz-LFS）改善AD模型动物SWM功能的新方案取得初步进展,然而具体神经机制尚不清楚。因此,本研究将基于交叉频率耦合（CFC）探究40 Hz-LFS调控SWM功能的潜在神经机制。本文以10只成年维斯塔尔（Wistar）大鼠为研究对象,首先应用20、40、60 Hz的频率进行光闪烁刺激（LFS）实时作用,分析不同频率LFS对海马体（HPC）和内侧前额叶皮层（mPFC）神经振荡的夹带效应。结果显示,40 Hz-LFS能够形成夹带效应,调控低频γ(lγ)节律振荡的活动强度;随后将大鼠分为实验组和对照组,每组5只,进行40 Hz-LFS长期作用（7 d）,并通过T迷宫任务检测其SWM功能,应用相位幅值耦合（PAC）分析HPC与mPFC间（HPC-mPFC）回路的CFC变化。结果表明,实验组的行为学表现得到提升,θ节律和lγ(θ-lγ)的PAC增强,差异...     

基于时变频谱相干的工作记忆过程中海马-前额叶皮层局部场电位的同步特征模式研究

目的基于时变频谱相干研究工作记忆过程中海马(HPC)和前额叶皮层(PFC)局部场电位的同步特征模式,为研究工作记忆的信息处理机制提供支持。方法采集6只SD大鼠在执行Y迷宫空间工作记忆任务过程中的腹侧海马(vHPC)和内侧前额叶皮层(mPFC)的局部场电位(LFPs)信号,应用短时傅里叶变换(STFT)计算vHPC和mPFC LFPs的时频分布,确定工作记忆的特征频段,进而基于时变频谱相干研究vHPC和mPFC LFPs特征频段的同步特征模式,最后应用支持向量机探索应用频谱相干值预测工作记忆的可行性。结果大鼠正确执行工作记忆时,HPC和PFC的theta频段(4~12 Hz)能量均增加(均P<0.01),且HPC-PFC theta频段的频谱相干值增加(P<0.05)。以正确和错误执行工作记忆时的平均频谱相干峰值和峰值与起始点的差值作为特征,进行支持向量机的训练和预测,准确率达89%,精确率达90%,召回率为88%,F1分数为88%,与随机打乱标签数据重排结果相比差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论 HPC-PFC theta频段的同步协同是正确执行工作记忆时信息处理的潜在机制之一。     

经颅磁刺激与磁共振成像联合使用时力与温度场仿真研究EI北大核心CSCD

当前经颅磁刺激(TMS)已广泛应用于治疗抑郁症、帕金森病等神经系统疾病。为了能实时监测TMS期间大脑的内部活动从而达到更好的治疗效果,研究人员提出了与磁共振成像(MRI)神经成像方法结合使用,两种技术皆以特斯拉级别为单位的磁场达到工作效果,然而强电流、大磁场与小尺寸的结合势必会带来机械和热的不稳定性。本文根据实际情况搭建了MRI静磁场、线圈和人体头部模型,通过有限元仿真软件COMSOL中磁场与传热模块的耦合,得到了TMS-MRI联合使用时磁刺激线圈和头部力与温度的仿真结果。结果表明:在3 T的MRI环境中,线圈上最大力密度可达2.51×10^(9) N/m^(3),外部磁场方向和线圈中电流方向都会影响力分布,且越靠近外部磁场边界受力越大。TMS治疗过程中线圈产生的磁场使大脑组织温度升高约0.16℃,MRI静磁场的存在不会对其造成额外的热效应。本文结果可为制定TMS-MRI技术的使用准则与安全指南提供参考。     

经颅磁声刺激作用下耦合神经元的去同步研究

基于全同HR神经元的耦合系统模型,应用Simulink平台建立系统仿真模型,研究经颅磁声刺激对神经元同步活动的影响。通过分析不同参数下的经颅磁声刺激对神经元去同步的作用效果,发现适当参数下的外加磁声刺激可以有效减弱神经元的同步性。仿真结果表明:超声强度为0.7~0.8 W/cm²时,去同步指数Q值变为0.041 7,耦合神经元出现去同步现象,从1.3~3.0 W/cm²逐渐增大时,耦合神经元去同步指数Q值由0.041 7逐渐增大到0.625,神经元的放电模式发生了改变。调制超声波的占空比从40~70%变化时,去同步指数Q值变为0.041 7,耦合神经元的去同步对经颅磁声刺激具有敏感性;当调制超声波的周期从170~180 ms变化时,去同步指数Q值变为0.041 7,耦合神经元呈现去同步状态。研究结果揭示出经颅磁声刺激对耦合神经元去同步的作用规律,有助于探索经颅磁声刺激对神经精神类疾病治疗和康复的机理。     

经颅磁刺激诱发脑电位的小波分析

使用小波变换研究经颅磁刺激诱发的大脑皮层内电位的时频特性.结果表明,其诱发电位在时域内具有不同的波形、周期和潜伏期,具有兴奋性反应和抑制性反应.反应电位的连续小波变换谱由亮暗相间的锥形能量区组成,小波变换谱的高频区提供了能量的快速时变过程特性,低频区提供了能量的频率特性.本研究揭示了经颅磁场刺激诱发的在大脑皮层内的神经反应电位在时-频域的基本模式,对于脑科学的机理研究和临床应用均有重要意义.     

经颅磁刺激同步脑电活动伪迹去除方法的研究进展

经颅磁刺激同步脑电( TMS-EEG)技术是研究大脑功能网络的有效手段,但TMS过程中诱发的伪迹一直是阻碍TMS-EEG技术发展的瓶颈.阐述了TMS和EEG技术结合产生伪迹的原因,从伪迹的来源入手,就TMS放电伪迹、肌电伪迹、听觉伪迹及残留伪迹等方面,总结了近十几年来文献中提到的伪迹去除方法,并对相关技术的未来发展作了...     

恐惧记忆的形成对大鼠内侧前额叶皮层局部场电位的影响

根据大鼠恐惧记忆形成前后不同时间段局部场电位的变化特征,研究恐惧记忆的形成对内侧前额叶皮层局部场电位的影响。选取健康成年雄性SD大鼠8只,利用脑立体定位仪将微丝电极植入到大鼠的内侧前额叶皮层;手术恢复后1周,在清醒状态下,通过穿梭恐惧记忆训练诱导出大鼠的恐惧记忆。借助Cerebus神经信号记录系统,记录大鼠在清醒状态下恐惧记忆形成前和恐惧记忆形成后6 h及1、2、3、4、5、6 d的内侧前额叶皮层的局部场电位信号,并采用Neuroexplorer软件分析局部场电位信号。以功率谱密度和功率百分比参数为指标,对恐惧记忆形成前后的总功率和不同时间状态下的各频段(δ:1~3 Hz,θ:4~7 Hz,α:8~13 Hz,β:14~30 Hz,γ:31~100 Hz)功率百分比进行方差分析。实验结果显示,恐惧记忆形成后6 h,θ波和β波的功率百分比较恐惧记忆形成前具有显著性差异(P=0.017,P=0.017),θ波较恐惧记忆形成前功率百分比增加,β波较恐惧记忆形成前功率百分比降低;另外,恐惧记忆形成后第1、2 d,δ波的功率百分比较恐惧记忆形成前具有显著性差异(P=0.03,P=0.049),γ波的功率百分比较恐惧记忆形成前具有显著性差异(P=0.013,P=0.019)。研究表明,恐惧记忆的形成对内侧前额叶皮层神经信息处理的模式产生显著性的影响。     

经颅磁声电刺激对老年小鼠电压门控钠钾离子通道的影响

背景：经颅磁声电刺激是一种新型无创的神经调控技术,利用超声波与静磁场耦合作用产生的感应电场调节神经系统的放电活动,但其作用机制目前尚不清楚。目的：探讨经颅磁声电刺激调节老年小鼠神经兴奋性变化的内在介导机制。方法：取20只老年(15月龄)昆明小鼠,采用随机数字表法分为老年对照组(接受伪刺激)、磁场组(仅接受0.3 T的静磁场刺激)、超声组(仅接受2.6 W/cm2的超声刺激)和磁声组(接受0.3 T静磁场、2.6 W/cm2超声的耦合刺激),每组5只,刺激2 min/d,连续刺激14 d;另将5只青年(2月龄)昆明小鼠作为青年组(接受伪刺激)。刺激结束后,采用膜片钳技术分别记录小鼠脑切片中细胞激活、失活和复活过程中相关通道的离子电流。结果与结论：(1)与老年对照组比较,磁声组小鼠电压门控钠通道电流峰值升高(P <0.05),通道电流的激活曲线向左移动,失活曲线向右移动,恢复活性时间缩短(P <0.05),与青年组仍有差距(P <0.05);磁声组小鼠电压门控钾通道电流峰值降低(P <0.05),瞬时外向钾电流和延迟整流钾电流的激活曲线均向右移动,瞬时外向钾电流的失...     

重复经颅磁刺激治疗对抑郁症患者时间知觉的作用效应

目的:探讨左背外侧前额叶高频重复经颅磁刺激(rTMS)治疗对抑郁症患者时间知觉的影响。方法:接受固定剂量帕罗西汀治疗(40mg/d)的抑郁症患者随机分组,在药物治疗的同时,研究组(n=30)合并左背外侧前额叶高频rTMS治疗,对照组(n=32)予伪刺激,为期4周。于治疗前、治疗后4周,进行汉密尔顿抑郁量表(HAMD)评定;完成600ms、3s时距复制任务,以时距复制误差作为时间知觉的评估指标。结果:1治疗后,研究组、对照组患者HAMD评分均显著下降(分别t=12.047,9.275;P均0.01),差异有统计学意义;研究组600ms、3s时距复制误差较治疗前下降(分别t=3.342,6.389;P0.01),差异有统计学意义;对照组3s时距复制误差较治疗前下降(t=2.978,P=0.008),差异有统计学意义,而600ms时距复制误差较治疗前无显著变化(P0.05);2治疗后,研究组HAMD评分的下降值高于对照组(t=4.062,P=0.000),差异有统计学意义;600ms、3s时距复制误差的下降值也均高于对照组(分别t=2.240,2.096;P0.05,0.041),差异有统计学意义;3研究组、对照组治疗前后3s时距复制误差的下降值,与HAMD评分的下降值正相关(分别r=0.330,0.391;P0.05)。研究组、对照组治疗前后600ms时距复制误差的下降值,则与HAMD评分的下降值均无显著相关性(P均0.05)。结论:左背外侧前额叶高频rTMS治疗可影响抑郁症患者的时间知觉,并可能存在继发于改善抑郁之外的其他作用机制。     

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.     

经颅磁、电刺激运动诱发电位的安全性研究

经颅磁、电刺激运动诱发电位的安全性对比研究一直成为国内外有关学者所重视及争议的问题。本文作者通过动物实验及近数年的临床实践,采用上述两种运动诱发电位进行了动态观察及对比分析,认为如果按规定各参值进行临床检测并在选择病例中注意其适应症及禁忌症,则是安全的;但个别特殊病例则须结合机体状态进行分析后再行检测。     

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.     

基于脑疲劳的Delta-Gamma相位幅值耦合研究

脑疲劳是大脑长期处于精神高度集中后机体无法专心高效率完成任务的一种状态,极度影响着人们的生活和健康。但至今都没有简便有效的检测方法,而近期研究发现,低频与高频之间的相位幅值耦合(PAC)可能与相关脑认知活动的信息交流整合有关,可为脑疲劳检测提供新信息。对疲劳前后低频delta节律和高频 gamma节律采用相位幅值耦合方法进行研究,使用Neuroscan 64导脑电仪采集脑电并用配对t检验对14名被试结果进行统计分析,结果显示,全脑区90%以上的delta相位共同调制多个脑区的gamma幅值,其中对前额叶区、顶枕叶区、顶叶区的耦合作用在脑疲劳后发生显著性下降,而对额叶区的耦合作用则显著上升。研究表明,delta-gamma相位幅值耦合值能很好地预测脑疲劳引起的宏观行为表现变化能力,为脑疲劳的检测提供新指标。     

低频经颅磁刺激后脑电相关维数变化的分析

研究了低频经颅磁刺激(rTMS)对大鼠脑电相关维数的影响.实验对八只Sprague-Dawley大鼠进行频率为0.5Hz,100个脉冲的阈上经颅磁刺激,采集刺激前后大鼠的脑电信号进行分析.脑电数据经替代数据方法验证,具有非线性性质.计算刺激前后脑电的相关维数,发现刺激后大鼠脑电相关维数比刺激前有显著性降低,说明脑电的复杂度降低,该结果支持了低频经颅磁刺激对大脑有一定抑制作用的结论.