人类C-LEPs提取方法及最优参数设置

发布时间：2017-11-26 06:05

  本文关键词：人类C-LEPs提取方法及最优参数设置

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【摘要】：疼痛是一种广泛的人生体验,贯穿人从出生到死亡的整个一生。国际疼痛研究协会认为疼痛是大脑编码和处理伤害性刺激,避免潜在的或实际的组织损伤的一种保护功能。疼痛包含四种成分：伤害性感觉成分(nociceptive component)、感觉辨别成分(sensory-discriminative)、动机-情感成分(motivational-affective component)和认知-行为成分(cognitive-behavioral component)。从疼痛的定义和成分我们可以看出,疼痛涉及生理、社会和心理等多方面的因素,这不仅表明了疼痛的主观性和复杂性,同时也说明疼痛研究具有很强的现实意义。人体内传导伤害性信息的神经纤维主要有Aδ纤维和C纤维。Aδ纤维和C纤维传导伤害性信息的速率不同。相对于C纤维,Aδ纤维的传导速率较快。在施加伤害性刺时,通过Aδ纤维对伤害性信息的传导,人体会产生第一次疼痛感觉,即一种类似于针刺的短暂性和极为局部性的疼痛感觉。伤害性信息在c纤维上的传导,人类会产生二次疼痛,它是较迟的弥散性疼痛,类似烧灼的感觉。激光刺激器可以有效的引发实验性疼痛,已被广泛的应用于疼痛研究。脑电(electroencephalography, EEG)技术的发展也为疼痛研究提供了更好的研究手段。较强烈的激光辐射热脉冲可选择性激活皮肤浅表层中的伤害性游离神经末梢,诱发EEG活动的变化,即激光诱发电位(laser-evoked potentials, LEPs)。伤害性信息通过Aδ纤维的传导而产生的LEPs称为Aδ-LEPs。至今,研究者共挖掘出Aδ-LEPs的六个稳定成分,即时域上的Aδ-N1、Aδ-N2、Aδ-P2、Aδ-P4波,时频域上神经振荡节律成分alpha频段的事件相关去同步化(event-related desynchronization, α-ERD)和gamma频段的事件相关同步化(event-related synchronization,γ-ERS)。实际上,A8-LEPs被认为是评估患者伤害性传导通路功能是否完善的最为有效的诊断工具。Aδ-N1潜伏期约为刺激后160 ms,可能起源于刺激的初级躯体感觉皮层(primary somatosensory cortex, SI)以及对侧盖岛叶皮层(operculoinsular cortex)的电生理活动；负-正复合波Aδ-N2/P2峰值大约出现在刺激后200-350 ms,且在头顶电极(Cz)的波峰幅值最大,可能反映了双侧次级躯体感觉皮层(second somatosensory cortex,SII)、双侧脑岛(insula)以及前部/中部扣带回(anterior mid-cingulate cortex, ACC/MCC)等皮层的电生理活动。刺激手背时,Aδ-P4峰潜伏期约为390-410 ms,头皮和溯源结果表明Aδ-P4波主要产生于对侧SI的电生理活动。伤害性信息通过C纤维的传导而产生的LEPs称为C-LEPs。在过去的三十年间,研究者花费了很大精力来设计精巧的实验以便可靠检测人类的C-LEPs,如用直径非常小的激光束(相对于Aδ纤维,C纤维密度更大)；用止血带法压迫神经阻滞有髓鞘纤维；利用相对于Aδ纤维,C纤维有更低的热阈限,来调整刺激强度等。然而,所有这些方法很复杂,难以实施或需借助于较弱的C纤维传入(如低能量刺激激活较少的传入纤维),结果得到的C-LEPs信噪比很低。本文明确提出了在A8-LEPs存在的条件下提取C-LEPs的最优刺激参数和实验范式：在一个小的皮肤区域内施加80次以上的多强度刺激。该方法简单可靠且无需选择性阻滞Aδ纤维的活动。通过对激光热刺激诱发的EEG响应实施波峰校准(peak alignment)和时频分解(time-frequency decomposition),本文描述了C-LEPs的多重响应特征,包括C-LEPs依赖于刺激能量和主观感知的特性。当刺激能量大约达到个体的一次快疼阈限时,C-LEPs的信噪比最大；当刺激能量从个体的感受阈限增加到一次快疼阈限时,研究者就可刻画反映C纤维通路功能的刺激—响应曲线特征。本研究为评估小直径神经纤维的神经生理功能提供了重要的技术支持,在基础研究和临床实践上都有重要的指导意义。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：B842

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本文编号：1228776