低强度经颅超声刺激对小鼠皮层神经血管耦合调控作用研究

发布时间：2020-04-18 01:11

【摘要】：低强度经颅超声刺激技术是近几年发展起来的一种新的脑刺激方法,具有无损伤、高空间分辨率、高刺激深度的优点。但其对神经元的影响目前还不确定,因此研究超声刺激对神经元的影响机制具有重要意义。神经血管耦合是颅神经代谢的基础,对于维持大脑活性具有重要的意义,卒中、小血管病变、神经变性病等神经系统疾病都与它相关。本文研究经颅超声刺激对皮层的神经血管耦合机制,主要工作概括如下:首先,实验平台设计与搭建。本文对内源光学成像平台进行重新设计与改进,用于采集皮层内源信号;搭建并调试脑电采集系统,调试软件参数,用于采集脑电信号;编写超声刺激控制程序,用LabVIEW软件控制信号源在需要的时间发出脉冲信号,通过信号调制最终发出超声信号;搭建水听器声场扫描系统,将声信号转变为电压信号,编写LabVIEW控制程序,控制电机在XYZ轴逐点扫描,测量超声换能器声场分布,为实验做准备。然后,进行超声刺激下麻醉小鼠的神经血管耦合研究。采集小鼠皮层内源信号与脑神经电信号,分析超声刺激对小鼠皮层脱氧血红蛋白(HbR)浓度影响以及对脑神经活动的影响。实验结果显示超声刺激会对皮层的神经活动造成影响。分析不同超声刺激参数下神经与血管的耦合关系,发现超声刺激参数对神经血管的耦合系数喊声影响。本文认为刺激会引起大脑中大量细胞层面的变化,进而改变神经血管耦合关系。这包括细胞体的扩张,细胞膜外离子浓度增加和局部代谢产物浓度的变化等。最后,针对于麻醉可能对小鼠的脑血氧代谢造成影响的问题,研究超声刺激对清醒鼠皮层HbR的影响。本文进行清醒状态下小鼠超声刺激的实验,采集视觉皮层、感觉皮层、运动皮层的内源信号图片。通过数据处理对比超声刺激前后不同皮层HbR变化,发现超声刺激会对不同皮层造成相似的影响,都可以使神经元兴奋。同时发现麻醉会对神经元的兴奋性产生抑制作用,导致超声刺激之后缺氧血红蛋白的恢复时间变慢。
【图文】：

第 2 章 实验平台设计与搭建第 2 章 实验平台设计与搭建实现超声刺激下血液动力学参数和脑电信号的采集，本系统，整套系统的原理图如图 2-1 所示，经颅超声刺激系均通过使用 LabVIEW 软件，连接 I/O 信号卡的电脑实前国内外先进的 Cerebus 脑电记录系统。

图 2-2 超声刺激系统设备图下面对超声刺激系统内部结构具体介绍：(1) 函数发生器，，能够作为多波形信号源，本文使用了两个型号为 AFG3022C克函数发生器，得到了方波正弦的调制波形。本实验第一个函数发生器发出方发第二个函数发生器，第二个函数发生器用来控制超声基波频率、每个脉冲的次数和超声波强度。(2) 功率放大器，本实验使用 ENI 线性功率放大器，它的输入输出电压0V~200000V，输出功率小于 40W，输出电流约 10A，实验时可以通过放大器窗示信号功率大小。(3) 立体定位仪，本实验使用的是型号为 68001 的瑞沃德标准型脑立体定位仪由底座、操作臂、适配器、耳杆和夹持器等组成，一般用来固定大鼠，但是由鼠的适配器没有操作臂的配置，所以使用标准型脑立体定位仪来进行角度的调的移动范围上下、左右、前后可达到 80mm，可读精度达到 0.1mm，垂直方向可
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN911.7;R741.05

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本文编号：2631531