周文杰
- 作品数：3 被引量：6H指数：2
- 供职机构：浙江大学生物医学工程与仪器科学学院生物医学工程教育部重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：医药卫生生物学更多>>
- 持续高频刺激改变短刺激产生的神经网络效应被引量：1
- 2017年
- 不同时长的电脉冲高频刺激(high frequency stimulation,HFS)对于脑神经系统具有不同的作用.其中,数秒时长的短促HFS可通过"点燃"效应制作动物癫痫模型,也可以产生长时间保持的突触可塑性变化,而数分钟以上的长时HFS却可以安全地用于临床的深部脑刺激,治疗多种脑疾病.因此推测,持续的HFS可以改变短促刺激产生的效应.为了验证此推测,在大鼠海马CA1区的输入轴突纤维Schaffer侧支上,分别施加5 s和2 min两种时长的100 Hz HFS,并监测刺激结束后下游神经元群体对于单脉冲测试的响应电位,即群峰电位(population spike,PS).结果显示,5 s短HFS结束时会紧跟后放电痫样活动,并且,从测试脉冲诱发的PS幅值和潜伏期可见,短HFS诱导的兴奋性增强可以维持数十分钟.反之,2 min的长HFS结束时紧随之后的是数十秒无发放活动的静息期,而且,PS在数分钟内即恢复到HFS前的基线水平.这些结果表明,长时HFS的后期刺激可以改变前期短促刺激对于下游神经网络的作用,即消除短刺激可能产生的长时程兴奋效应.此发现对于深入了解高频刺激的作用机制、促进深部脑刺激的临床应用具有重要意义.
- 周文杰封洲燕邱晨马维健
- 关键词：高频电刺激神经网络
- 癫痫模型中痫样棘波自动检测的新算法及其应用被引量：3
- 2017年
- 癫痫的典型特征是神经元群体产生异常同步发放,在记录的神经电信号中呈现为痫样棘波。为了定量分析癫痫发生时的痫样棘波,本文设计了一种基于窗口的检测法用于自动检测大鼠海马CA1区急性癫痫模型的棘波信号,即群峰电位(PS),并计算其特征参数。实验结果表明,在钾离子通道拮抗剂4-氨基吡啶(4-AP)和γ-氨基丁酸A型受体拮抗剂印防己毒素(PTX)诱导的癫痫模型中,该算法可直接从原始宽频带记录信号中正确识别PS波。两种模型中的PS检出率分别为94.2%±1.6%(n=11)和95.9%±1.9%(n=12),且误检率分别为3.5%±2.3%(n=11)和4.8%±2.3%(n=12),远小于普通阈值法的误检率。比较4-AP和PTX模型的PS波特征,结果显示:4-AP诱导的PS波具有较宽的波形,发放较分散,发放间隔主要分布于100~700 ms范围内。而PTX诱导的PS则呈现爆发式发放,发放率较高,发放间隔主要分布于2~20 ms范围内,使得每秒PS幅值之和显著大于4-AP模型。因此,PTX模型的神经元群体同步发放活动比4-AP模型要强烈。总之,该棘波检测新算法可以正确识别和分析痫样棘波,为癫痫发生机制的研究和癫痫治疗新方法的评估提供了一种有用的数据分析工具。
- 陈小千封洲燕郭哲杉周文杰王兆祥
- 关键词：癫痫模型群峰电位4-氨基吡啶印防己毒素
- 高频电刺激改变神经元发放与场电位节律之间的锁相关系被引量：2
- 2018年
- 临床上,已将深部脑刺激(DBS)技术成功应用于治疗多种脑部疾病。近年的研究推测,DBS技术使用的电脉冲高频刺激(HFS)可以改变神经元动作电位的病理性节律发放,这可能是DBS治疗脑部疾病的重要机制之一,但是这种推测尚需实验数据的证实。本文在已麻醉的大鼠海马CA1区的输入轴突束薛氏侧支(Schaffer collaterals)施加时长为1 min、频率为100 Hz的HFS,并分析刺激下游CA1区的锥体神经元和中间神经元的锋电位,考察两种神经元的节律性动作电位发放的变化情况。结果显示,麻醉大鼠CA1区的场电位存在明显的θ节律,且在顶树突层尤其明显,而神经元锋电位与θ节律存在锁相关系。与此基线记录相比较,在HFS期间,锥体神经元的锋电位与顶树突层θ节律的锁相值从0.36±0.12显著减小至0.06±0.04(P<0.001,配对t检验,N=8);中间神经元锋电位的锁相值也从0.27±0.08减小至0.09±0.05(P<0.01,配对t检验,N=8)。两类神经元与胞体层θ节律的锁相关系也有类似改变。此结果表明,对轴突束施加HFS可以消除下游神经元动作电位发放与场电位θ节律之间的锁相关系,改变神经元的节律性发放模式。这种现象产生的机制可能是HFS诱导的轴突传导障碍,此发现对于深入研究DBS的作用机制具有重要的意义。
- 马维健封洲燕周文杰王兆祥蔡紫燕
- 关键词：高频电刺激Θ节律锁相
