目錄
前言
變量符號表
上篇 理論基礎(chǔ)與實驗方法
第1章 神經(jīng)電生理學基礎(chǔ) 3
1.1 電生理學及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展史簡介 3
1.2 細胞膜的基本電特性和膜電位 4
1.2.1 細胞膜的基本電特性 4
1.2.2 細胞膜的靜息電位和動作電位 14
1.3 細胞膜離子通道的理論模型 17
1.3.1 利用電壓鉗技術(shù)的槍烏賊軸突實驗 17
1.3.2 離子通道模型的建立 20
1.3.3 離子通道模型的仿真示例 28
1.4 神經(jīng)電刺激 33
1.4.1 胞內(nèi)刺激與胞外刺激 33
1.4.2 電壓型刺激和電流型刺激 36
1.4.3 單極與雙極刺激 37
1.4.4 電刺激的安全性 37
1.5 本章小結(jié) 39
第2章 神經(jīng)回路和電刺激誘發(fā)電位 41
2.1 神經(jīng)系統(tǒng)概述 41
2.1.1 神經(jīng)系統(tǒng)和神經(jīng)元 41
2.1.2 神經(jīng)元之間的突觸連接和突觸電位 42
2.1.3 神經(jīng)元的信息整合機制 44
2.2 大鼠海馬體的結(jié)構(gòu)和興奮性連接通路 48
2.2.1 海馬體的結(jié)構(gòu)和主要興奮性通路 48
2.2.2 海馬區(qū)電脈沖刺激誘發(fā)的電位及其特點 50
2.3 大鼠海馬CA1區(qū)的局部抑制性回路及其作用 52
2.3.1 海馬CA1區(qū)錐體神經(jīng)元順向激活時抑制回路的作用 52
2.3.2 錐體神經(jīng)元逆向激活時抑制回路的作用 57
2.3.3 利用順向和逆向的配對脈沖刺激分析前饋和反饋兩種抑制成分 58
2.3.4 海馬CA3區(qū)雙脈沖刺激的響應 62
2.4 本章小結(jié) 67
第3章 在體大鼠腦神經(jīng)電生理實驗方法和器材 69
3.1 大鼠實驗手術(shù) 69
3.1.1 大鼠腦立體定位儀及其使用 69
3.1.2 手術(shù)方法 71
3.1.3 操作臂和電極的放置 72
3.1.4 麻醉和安樂死 73
3.2 實驗注意事項和經(jīng)驗 74
3.2.1 電極在腦表面入針點的定位坐標計算 74
3.2.2 手動和電動微操作器的使用 75
3.2.3 電極定位準確性的判定和實驗后的簡易檢查方法 77
3.3 暴露海馬的在體實驗方法及其應用 83
3.4 微電極及其應用 87
3.4.1 記錄電極 87
3.4.2 刺激電極和電刺激的安全性 90
3.5 實驗裝置 95
3.5.1 放大器和記錄儀 96
3.5.2 放大器的使用和注意事項 98
3.5.3 PowerLab記錄儀及其軟件LabChart的使用和注意事項 105
3.5.4 電刺激器 112
3.5.5 利用LabVIEW控制的電刺激系統(tǒng) 116
3.5.6 閉環(huán)式電刺激的實現(xiàn) 119
3.6 本章小結(jié) 122
第4章 神經(jīng)電信號記錄和處理方法 123
4.1 神經(jīng)元鋒電位的記錄、檢測和分析 123
4.1.1 利用疊加平均獲取寬頻帶無噪聲鋒電位波形 126
4.1.2 信號頻帶的選擇對于鋒電位波形的影響 129
4.1.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換對于鋒電位波形的影響 134
4.1.4 神經(jīng)元鋒電位的檢測和分類 135
4.1.5 窗口法鋒電位檢測算法示例 145
4.1.6 一種四通道鋒電位檢測和分類算法 147
4.2 神經(jīng)元放電序列的分析方法 151
4.2.1 神經(jīng)元放電序列的脈沖間隔直方圖 151
4.2.2 神經(jīng)元放電序列的自相關(guān)直方圖 152
4.2.3 神經(jīng)元放電序列的互相關(guān)直方圖 153
4.2.4 外界刺激誘發(fā)的神經(jīng)元放電分析 156
4.3 頻譜分析及其應用 161
4.3.1 周期圖頻譜分析法的基本原理 161
4.3.2 LabChart軟件的頻譜分析功能 164
4.4 電流源密度分析法 167
4.5 電刺激偽跡及其消除方法 169
4.5.1 正弦波電刺激偽跡及其消除方法 170
4.5.2 高頻脈沖電刺激期間的偽跡及其消除方法 172
4.6 本章小結(jié) 178
下篇 軸突電刺激的神經(jīng)調(diào)控作用
第5章 神經(jīng)元對于軸突高頻電脈沖刺激的響應 181
5.1 概述 181
5.2 持續(xù)高頻脈沖刺激誘導的軸突阻滯 185
5.2.1 大鼠海馬CA1區(qū)錐體神經(jīng)元對于其軸突上逆向高頻刺激的響應 185
5.2.2 高頻脈沖刺激延長軸突的不應期 192
5.2.3 錐體神經(jīng)元軸突高頻電刺激對于胞體的影響 199
5.2.4 軸突高頻刺激對于神經(jīng)元興奮性的影響 201
5.2.5 軸突高頻刺激誘發(fā)的錐體神經(jīng)元“簇狀”放電 203
5.3 軸突高頻刺激誘導的順向興奮對于下游神經(jīng)元的作用 207
5.3.1 軸突高頻刺激無法持續(xù)誘發(fā)下游突觸后神經(jīng)元群體的同步放電 208
5.3.2 軸突高頻刺激期間下游突觸后神經(jīng)元的非同步活動 211
5.3.3 較高頻率的軸突刺激誘發(fā)的神經(jīng)元放電更具隨機性 218
5.4 海馬CA1區(qū)傳出纖維軸突上的高頻刺激興奮中間神經(jīng)元 222
5.5 本章小結(jié) 229
第6章 神經(jīng)元對于時變參數(shù)脈沖刺激的響應 232
6.1 漸變頻率和漸變強度的刺激改變起始響應 232
6.1.1 強度遞增的刺激模式 233
6.1.2 強度遞增與變頻率相結(jié)合的刺激模式 235
6.2 雙參數(shù)脈沖交替刺激下神經(jīng)元的非線性分岔響應 238
6.2.1 雙間隔交替的A-HFS期間APS幅值的分岔 238
6.2.2 雙強度交替的A-HFS期間APS幅值的分岔 245
6.2.3 相似APS序列下的不同神經(jīng)元狀態(tài) 246
6.2.4 神經(jīng)元群體分岔響應的機制分析 248
6.3 恒頻刺激序列中插刪脈沖引起的神經(jīng)元響應變化 249
6.3.1 A-HFS期間刪除或插入脈沖引起的APS變化 249
6.3.2 O-HFS期間插入脈沖誘發(fā)的OPS 253
6.3.3 神經(jīng)元群體對于高頻刺激期間插刪脈沖響應的機制分析 256
6.4 隨機時變脈沖間隔的刺激作用及其機制 258
6.4.1 隨機變頻脈沖逆向刺激誘導的神經(jīng)元群體響應 258
6.4.2 隨機變頻脈沖順向刺激誘導的神經(jīng)元群體響應 270
6.5 本章小結(jié) 275
第7章 兩種極性電脈沖在高頻刺激期間的激活作用 277
7.1 兩種極性單相脈沖交替的A-HFS期間各脈沖的激活作用 278
7.1.1 單相負正脈沖交替的A-HFS穩(wěn)態(tài)期正脈沖的作用 278
7.1.2 兩種極性脈沖各自激活不同的神經(jīng)元子群 284
7.1.3 僅正脈沖能夠激活原本兩種極性脈沖均可激活的神經(jīng)元 286
7.2 單相負正脈沖交替刺激期間軸突活動的仿真研究 289
7.3 兩種極性單相脈沖交替的O-HFS期間下游神經(jīng)元的響應 295
7.4 本章小結(jié) 298
第8章 高頻電脈沖刺激抑制神經(jīng)元的癇樣放電 300
8.1 持續(xù)的軸突高頻刺激對于神經(jīng)元群體放電的去同步調(diào)控 301
8.2 高頻刺激抑制4-氨基吡啶誘導的癇樣棘波 304
8.3 正弦波刺激抑制4-氨基吡啶誘導的癇樣棘波 309
8.4 短時高頻刺激抑制印防己毒素誘導的癇樣棘波 311
8.5 本章小結(jié) 314
第9章 基于軸突的腦神經(jīng)電刺激調(diào)控(總結(jié)與展望) 319
9.1 深部腦刺激中軸突的活動具有重要作用 319
9.2 軸突上高頻脈沖刺激誘導的間歇性阻滯及其產(chǎn)生的效應 320
9.2.1 軸突阻滯及其效應 320
9.2.2 軸突阻滯狀態(tài)下刺激的多樣化作用 323
9.2.3 有關(guān)本書采用的腦神經(jīng)電刺激研究的實驗方法 324
9.3 腦神經(jīng)電刺激的應用及其前景展望 325
9.3.1 高頻刺激的長時效應和閉環(huán)刺激 325
9.3.2 深部腦刺激與腦機接口 328
參考文獻 329
附錄 357
縮略詞 362