无线高频电刺激对神经通路靶向调控效应的对比分析方法技术

本发明专利技术涉及一种无线高频电刺激对神经通路靶向调控效应的对比分析方法，分析了无线高频电刺激对大鼠海马突触可塑性的影响以及对神经通路的调控作用，具体实验方案分为对照组和结果组，从大鼠神经通路选择电极点作为数据记录和分析通道，将人工脑脊液与氧气混合物进行混合，并在实验的全过程内持续灌流，未添加无线高频电刺激时，长时程增强效应相对平稳，并有增加的趋势，而在加入无线高频电刺激后，长时程增强信号诱导水平显著提高，实现了对大鼠神经通路突触可塑性靶向调控的作用，采用单因素方差分析和多元比较检验的对比分析方法。因素方差分析和多元比较检验的对比分析方法。因素方差分析和多元比较检验的对比分析方法。

【技术实现步骤摘要】
无线高频电刺激对神经通路靶向调控效应的对比分析方法


[0001]本专利技术涉及无线高频电刺激对神经通路靶向调控效应的对比分析方法，解决无线高频电刺激对海马突触可塑性的调控效应，本专利技术提供一种新的无线高频电刺激治疗方法，对于神经损伤类的疾病治疗具有十分重要的意义，本专利技术归属于生物医学工程等领域。

技术介绍

[0002]脊髓损伤(spinal cord injury，SCI)是一种严重的致残性疾病，估计53％的SCI患者经历慢性神经性疼痛，通常难以治疗。脊髓损伤患者常有肢体麻、胀、针刺痛及痉挛等症状，而且关节活动度较小，日常生活能力较差，严重影响患者的生活质量。同时，给家庭和社会造成沉重的经济负担。致伤的原因多为暴力性损伤，如交通事故、运动损伤、重物砸伤等。目前的治疗手段主要包括药物抗炎、神经营养、外科固定减压等。由于神经损伤的不可逆性，即使经过抢救治疗，患者往往最终难以摆脱截瘫、四肢瘫的噩运。此外，许多人经历慢性神经性疼痛和神经退行性疾病，往往难以干预。
[0003]电刺激在治疗方面具有高效、作用部位明确等优势。无线高频电刺激与传统脊髓电刺激相比，不需要在术中进行区域重叠调节，其电极移位等并发症也相对减少。经脊髓或周围神经硬膜外传导时，高频电刺激有希望改善运动功能、自主功能和神经性疼痛，并有助于神经调节研究领域的发展。脊髓损伤的临床治疗主要包括立即稳定脊柱和早期脊髓减压，随后进行广泛的物理康复。除此之外，促进显著神经和功能恢复的治疗方案仍然有限。
[0004]神经退行性疾病的脑损伤大多最初发生在海马区，海马区具有经典的三突触PP
‑
DG
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CA3
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CA1通路，Schaffer
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CA1突触在该通路信号的最终加工和合成中起着非常重要的作用。海马CA1区在大脑学习和记忆活动中起着重要作用。海马区Schaffer
‑
CA1突触诱导的LTP特性表明CA1区域的锥体细胞是影响记忆的重要结构。电刺激技术是目前诊断、治疗和研究神经退行性疾病的一个主要手段。传统的经颅磁刺激技术(transcranial Magnetic stimulation technology，TMS)被广泛应用于神经性疾病，但其相对较低的空间分辨率使得难以定位大脑深部区域实现靶向刺激。单线圈质谱具有很强的针对性，对神经元电活动有一定的影响，但是单线圈具有体积小，产生的磁场强度低，空间衰减大等局限性，在实验过程中，由于组织面积大，单线圈难以移动，因此活动面积有限。
[0005]因此，为了进一步解决上述这类问题，本专利技术提出了无线高频电刺激对大鼠神经通路靶向调控效应的对比分析方法，说明了无线高频电刺激对神经通路突触可塑性的靶向调控作用。本专利技术对于揭示高频电刺激技术对神经损伤类疾病的调控机制具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出了一种无线高频电刺激对大鼠神经通路靶向调控效应的对比分析方法，说明了无线高频电刺激对海马突触可塑性的调控情况，本专利技术为提高电刺激治疗技术提供一种新的方法。
[0007]本专利技术的技术方案：将脑片置于多电极阵列的灌注槽中，通过微操纵器将高频电刺激电极移动到海马脑片神经通路。长期增强作用(LTP)诱导稳定后，记录10分钟的数据，间隔10分钟再次记录10分钟的数据作为对照组。LTP诱导稳定后加入预先设定的10分钟高频电流靶向刺激大鼠神经通路，停止刺激后间隔10分钟再次记录10分钟的数据作为结果组。
[0008]具体方法和步骤如下：
[0009](1)海马脑片制备方法
[0010]用1mL/100g水合氯醛(10％)溶液麻醉SD大鼠，迅速取出脑组织，置于人工脑脊液(aCSF)中，aCSF由120mM NaCl、2.5mM KCl、2mM MgSO4‑
7H2O、10mM葡萄糖、1.2mM NaH2PO4‑
2H2O、2mM CaCl2、1.25mM NaHCO3和26mM NaHCO3组成。取出的脑组织用振动切片机在4℃下切成厚度为400μm的海马切片。实验开始前，所有海马切片在32℃下孵育2h以上。
[0011](2)数据分析方法
[0012]在本专利技术中，将归一化原始数据导出到LTP分析软件中，并使用Origin 2019(OriginLab，Northampton，MA)进行处理。使用GraphPad Prism7进行统计分析。所有数据采用单因素方差分析(ANOVA)和Tukey多元比较检验进行分析，结果以均数
±
标准差表示。*p＜0.05，**p＜0.01，***p＜0.001表示差异显著，ns表示差异不显著。
[0013](3)对照组实验步骤
[0014]首先，用MEA记录CA1辐射区兴奋性突触后电位场(fEPSP)基线，并稳定10分钟。其次，在HFS(刺激序列为100个脉冲，100Hz脉冲率，脉冲持续时间为1s)成功诱导LTP并稳定10分钟后记录10分钟(实验一)。最后，间隔10分钟后再次记录fEPSP 10分钟(实验二)。在不加入高频电刺激的情况下，LTP呈平稳上升趋势。对实验数据进行单因素方差分析，诱导LTP振幅约为基线振幅的1.3倍。与稳定LTP振幅相比，诱导20分钟后LTP振幅增加3.85％。在本实验中，LTP效应相对平稳，并有增加的趋势。单因素方差分析箱图显示，基线段与实验一比较，差异有统计学意义(P＜0.001)，实验一与实验二比较，差异无统计学意义(P＞0.05)，说明诱导LTP可稳定维持40分钟以上。
[0015](4)结果组实验步骤
[0016]首先，将电极位置对应的海马切片放置在玻璃电极上，用微操作器将刺激电极移至大鼠神经通路。其次，设定高频刺激电流为108.40mA，频率为1.7MHz，通过MEA记录CA1辐射区fESPS基线稳定10分钟，LTP诱导成功后记录10分钟的HFS(实验一)。最后，LTP诱导稳定后加入高频电刺激10分钟，LTP诱导10分钟后记录10分钟的fESPS(实验二)。对加入无线高频电刺激后的实验数据进行统计分析，选取各测试段的平滑数据进行单因素方差分析。HFS诱导LTP约为基线的1.37倍，与HFS诱导的LTP振幅相比，加入无线高频电刺激10分钟后诱导的LTP振幅增加了7.41％。加入无线高频电刺激前后LTP差异有统计学意义，即基线与实验一、基线与加入电刺激时具有显著性差异(P＜0.001)，实验一与加入电刺激时、实验一与实验二刺激差异显著(P＜0.05)。而加入电刺激时与实验二无显著性差异(P＞0.05)。以上结果表明，无线高频电刺激可以实现LTP靶向调节大鼠神经通路的作用。
[0017](5)无线高频电刺激对大鼠神经通路的调控性影响。
[0018]从大鼠神经通路选择电极点作为数据记录和分析通道，在实验的全过程内将aCSF与氧气混合物(5％CO2/95％O2)混合，通过灌注装置为脑片提供合适的外部环境。在未加入
高频电流的对照组中，LTP效应相对平稳并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.无线高频电刺激对神经通路靶向调控效应的对比分析方法，其特征在于，涉及一种在大鼠神经通路进行实时靶向电刺激的调控方法，具体包括海马脑片的制备、加入无线高频电刺激后突触可塑性效应变化趋势的数据分析方法、未加入无线高频电刺激时突触可塑性效应的实验方法和数据分析、加入无线高频电刺激后突触可塑性效应的具体实验和分析方法及高频电刺激对大鼠神经通路突触可塑性调控的影响。2.根据权利要求1所述的海马脑片的制备，其特征在于：用1mL/100g水合氯醛溶液麻醉大鼠，迅速取出脑组织，置于人工脑脊液中，取出的脑组织用振动切片机在4℃下切成厚度为400μm的海马切片，实验开始前，所有海马切片在32℃下孵育2h以上。3.根据权利要求1所述的加入无线高频电刺激后突触可塑性效应变化的数据分析方法，其特征在于：将归一化原始数据导出到突触可塑性信号分析软件中，并使用数据处理软件进行统计分析，所有数据采用单因素方差分析和多元比较检验进行分析，结果以均数
±
标准差表示。4.根据权利要求1所述的未加入高频电刺激时突触可塑性效应的实验方法和数据分析，其特征在于：用数据记录软件记录CA1辐射区兴奋性突触后电位场基线，并稳定10分钟，在刺激序列为100个脉冲，100Hz脉冲率，脉冲持续时间为1s的高频刺激下，成功诱导LTP并稳定10分钟后记录10分钟，记为实验一，间隔10分钟后再次记录基线10分钟，记为实验二，对实验数据进行单因素方差分析，诱导突触后电位振幅约为基线振幅的1.3倍，与稳定突触后电位振幅相比，诱导20分钟后突触后电位振幅增加3.85％，长时程效应相对平...

【专利技术属性】
技术研发人员：东磊，宋琳琳，郑羽，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：