帕金森病猴苍白球神经元放电序列的时间模式研究

论文摘要

目前对帕金森病苍白球神经元放电特性的研究都是从频率编码的角度进行的,虽对其神经元放电形式有所涉及但仅仅停留在区分是峰放电还是爆发放电以及放电数量的多少上,这样无法判断苍白球神经元如何携带帕金森病的确定性信息。已经有迹象表明:苍白球内侧部神经元放电频率在帕金森病患者中无明显变化而爆发式放电变化明显,并且与病情和多巴胺能神经元减少程度成正相关,但是无震颤的帕金森病患者亦能记录到低频爆发式放电。与频率编码不同,时间编码考虑到了放电脉冲在时间上的相关性,而目前普遍认为时间编码包含更多的信息,是神经信息编码的基础。所以,从时间编码的角度使用非线性动力学方法,结合现代医学信息学理论和现代信号处理技术对帕金森病恒河猴猴苍白球神经元放电特征进行深入的研究与分析,有望揭示帕金森病猴模型苍白球神经元放电信号中所包含的特征性信息,对于深入了解苍白球在帕金森病发病中的作用,进一步揭示帕金森病的发病机理,均有重大意义。目的在原发性帕金森病苍白球神经元电生理活动中,其放电频率与症状之间无明显相关性。但研究其相邻动作电位的时间间隔的特性时发现其混钝结构发生了特异性变化,它与患者的强直、运动迟缓呈负相关。这说明了内侧苍白球和外侧苍白球神经元表现的帕金森病的信息不是简单的通过放电的多少来携带,而是可能将携带的信息蕴藏在特定的放电模式之中。本实验的目的就在于从时间编码角度利用非线性理论方法提取并分析恒河猴在生理及病理状态下苍白球神经元放电信号中所包含的与帕金森病相关的特征性信息,进一步丰富PD的发病机理。方法1、采用血管内介入方法,将MPTP直接注入恒河猴一侧颈内动脉,制作偏侧帕金森病猴模型。2、使用在体胞外记录的方法,分别在建模前后不同时间段内,多次采集猴苍白球不用亚区神经元的放电信号。3、对采集到的电信号进行鉴别筛选,保留符合条件的电信号并建立相应的峰峰间期(ISIs)序列数据库。4、计算各亚区神经元放电频率,观察阿朴吗啡对其放电频率的影响。5、采用非线性研究方法对各亚区ISIs序列进行放电模式、小波熵、非稳定周期轨道等研究。6、比较上述各项检测指标在生理及病理状态下的变化,提取与帕金森病密切相关的信息。结果1、采用血管内介入的方法将MPTP直接注入恒河猴颈内动脉,可以成功制作出偏侧帕金森病猴模型,该方法安全、简单,给药剂量准确,手术操作时间短,对动物损伤小,术后恢复快,出现帕金森症状稳定,一次制作成功率高。2、病理状态下GPi平均放电频率大幅升高,由10.3±2.7Hz升高至29.1±15.1Hz,其放电模式由建模前的不规则变为相对规则,爆发式放电所占比例明显增加,在皮下注射阿朴吗啡后放电频率降低。病理状态下GPe平均放电频率有较明显降低,由32.6±9.9Hz降至25.9±14.1Hz,其放电模式无明显变化。3、GPi神经元放电的峰峰间期序列分布模式的变化:生理状态下不规则放电占多数,呈正态不对称分布;病理状态下规则放电所占比例大,呈正偏态分布,存在1～3Hz的低频慢波振荡。而GPe在生理及病理情况下2种放电模式所占比例无明显变化。4、病理状态下的GPi放电信号可检测到非稳定周期1,2,3轨道,而生理状态下不存在周期3轨道;并且病理状态下周期2轨道比正常状态下明显增多。5、经过MPTP处理后,猴GPi神经元放电信号复杂性升高,表现为小波熵数值升高,且可随病情波动。结论苍白球可被看作是一个非线性系统,从时间编码角度使用非线性动力学方法去进行电生理研究,可以获得更多帕金森病相关信息。与外侧苍白球相比,内侧苍白球在帕金森病的发病中起着更为关键的作用。

论文目录

• 缩略语表
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 文献回顾
• 正文
• 实验一 偏侧帕金森病猴模型的制作
• 1 材料
• 2 方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 实验二 猴苍白球神经电生理记录
• 1 材料
• 2 方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 实验三 数据处理与分析
• 1 材料
• 2 方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 小结
• 参考文献
• 附录
• 个人简历和研究成果
• 致谢