检索结果-内蒙古大学图书馆

控制理论与应用 2024年第11期41卷 1991-2001页

作者：刘亚东李明周宗潭国防科技大学智能科学学院湖南长沙410073

论文旨在讨论脑机接口技术的军事应用现状与前景及其在未来技术发展中将要面临的挑战.首先,从脑控和控脑两个方面对脑机接口的概念内涵、当前技术实现途径等开展了讨论;其次,从脑机协同武器装备操控、脑机接口技术支撑的战员能力增强、... 详细信息

论文旨在讨论脑机接口技术的军事应用现状与前景及其在未来技术发展中将要面临的挑战.首先,从脑控和控脑两个方面对脑机接口的概念内涵、当前技术实现途径等开展了讨论;其次,从脑机协同武器装备操控、脑机接口技术支撑的战员能力增强、战员认知状态检测与调控、战员神经系统损伤修复等4个方面对脑机接口在军事领域应用现状和潜在应用前景进行了分析讨论,特别是展现了脑机接口在武器装备智能水平提升以及战员战斗能力保持与增强等方面的巨大应用价值;最后,从脑认知机制研究对脑机接口发展高度的决定作用、研究应用的道德与法律伦理体系规范建设、信息安全与隐私性等3方面讨论分析了脑机接口技术进化,特别是在军事应用中将要面临的挑战.

关键词：脑机接口人体能力增强认知状态检测与调控神经系统损伤修复

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纳米材料介导无线电刺激调控神经干细胞向神经分化的研究

纳米材料介导无线电刺激调控神经干细胞向神经分化的研究

引用

作者：杨鸿儒山东大学

学位级别：博士

神经干细胞(NSCs)是神经系统中一种具有自我更新能力和多向分化潜力(可分化为神经元和胶质等神经细胞)的细胞。外源性NSCs可植入成人神经系统并通过局部环境调控其分化方向,实现神经干细胞的治疗作用。神经干细胞疗法为难以治愈的神经... 详细信息

神经干细胞(NSCs)是神经系统中一种具有自我更新能力和多向分化潜力(可分化为神经元和胶质等神经细胞)的细胞。外源性NSCs可植入成人神经系统并通过局部环境调控其分化方向,实现神经干细胞的治疗作用。神经干细胞疗法为难以治愈的神经退行性疾病和神经损伤的治疗带来了希望。移植的NSCs在病灶区可以通过分化为目标神经元从而替换受损神经元重新整合固有神经回路,或通过分泌作用释放可溶性分子为宿主神经元提供营养支持从而调节神经回路。但是,依赖于NSCs自发分化能力,移植的NSCs在体内向神经元分化的比例极低,且分化的神经元很难具有功能性,限制了神经干细胞疗法的临床应用。自伽伐尼于18世纪90年代首次发现生物电现象以来,大量电生理学证据表明,电活动在神经发育、修复和再生中起着至关重要的作用。基于这一生理学原理的电刺激已被应用于促进神经元发育、突触发生、神经元募集和神经元存活的各项研究中。特别是对NSCs命运的调控,由于作为分化目标的神经元是一种电兴奋性细胞,因此电刺激成为促进NSCs向神经元分化最直接和有效的方式之一。但是传统的施加电刺激方式大多需导线连接体内电刺激位点和外部电源,极易引起感染,这极大限制了其临床应用。虽然目前出现了各种可以介导无线电刺激的材料或器件,但遗憾的是现有的介导无线电刺激的光电响应、压电响应和磁电响应的材料或器件存在对外界能量利用率低、难以用于深部组织的NSCs电刺激、对外界能量发射设备耦合要求高、作用机制不明确以及未证明所促进分化的神经元具有功能性等缺点。基于上述原因,迄今为止还没有材料或器件介导无线电刺激促进NSCs向功能性神经元分化在神经退行性疾病和神经损伤治疗中的应用探索。基于以上问题,本论文旨在设计和制备能够有效介导无线电刺激的纳米材料,并将其应用于调控NSCs的神经分化过程,最终获得成熟的功能性神经元。在此基础上通过RNA测序和蛋白印迹分析等手段探究纳米材料介导无线电刺激促神经元分化机制,证实了电刺激激活电压门控离子通道,触发下游信号通路在神经元分化中的重要作用。进一步制备了柔性基底的纳米材料介导产生无线电刺激,并辅助移植的NSCs应用于神经系统损伤修复。最后,构建细胞-材料交互界面,实现细胞粘附牵引力触发无线电刺激定域定向调控自身命运。本论文主要包括以下三个方面的工作:(1)金纳米条纹阵列介导的无线电刺激加速功能性神经元分化以廉价的DVD光盘为模板,通过纳米压印光刻技术在硅基底上制备了宽度为550 nm、间距为200 nm的金纳米条纹阵列(AuNS阵列)。基于法拉第电磁感应原理,将AuNS阵列置于旋转钕铁硼磁体产生的旋转磁场中,AuNS阵列与磁场作相对运动,从而产生促进NSCs向神经元分化的可控无线电刺激。细胞相容性实验表明AuNS阵列和旋转磁场对于NSCs生存能力没有任何不利影响。体外NSCs分化实验显示,在不施加任何生化诱导因子的情况下,AuNS阵列介导的无线电刺激有效促进了 NSCs中神经元特异性标记物Tuj1和MAP2在基因和蛋白水平的表达,表明促进了 NSCs向神经元方向分化,并且所分化的神经元表现出更长伸展的轴突和具有复杂多极化特征的突触。在乙酰胆碱和γ-氨基丁酸两种神经递质作用下,分化的神经元呈现出Ca2+荧光强度变化,表明在AuNS阵列介导的无线电刺激下NSCs分化5天即可形成成熟且具有功能的乙酰胆碱能和γ-氨基丁酸能神经元,相比于未施加刺激的NSCs分化为成熟神经元至少提前5天。通过RNA测序进一步探究无线电刺激促神经元分化机制,结果表明AuNS阵列介导的无线电刺激可有效激活NSCs上的电压门控离子通道,从而触发下游信号通路加速神经元分化。Western Blot分析进一步验证了无线电刺激NSCs向神经元分化过程中Ca2+内流标记蛋白c-Fos和磷酸化Ca2+/钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ的蛋白表达量升高。这种相应蛋白表达量升高的现象被CoCl2(非特异性电压门控Ca2+通道阻断剂)处理NSCs后阻断,进一步验证了电压门控离子通道的激活和Ca2+内流在无线电刺激NSCs向神经元分化中的重要意义。上述工作揭示了一种加速NSCs向成熟的功能性神经元分化的新策略,将有助于提高移植的NSCs在神经退行性疾病和神经损伤中的治疗效益。(2)柔性金纳米条纹阵列介导无线电刺激辅助神经干细胞治疗用于硬被膜缺损修复为了探索AuNS阵列介导无线电刺激促NSCs向神经元分化的体内植入应用,以生物相容性的柔性PI薄膜为基底通过纳米压印光刻技术制备了可用于体内神经组织植入的柔性基底AuNS阵列(Soft-AuNS阵列)。Soft-AuNS阵列在旋转磁场作用下能够产生无线电刺激信号。将作为机械支撑层的Soft-AuNS阵列与作为生物整合层的NSCs相结合,构建人工活性双层复合膜。体外细胞实验表明Soft-AuNS阵列在旋

关键词：神经干细胞纳米材料无线电刺激神经元分化神经系统损伤修复

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重复经颅磁刺激对小鼠缺血性脑损伤修复及DJ-1表达的影响

引用

国际神经病学神经外科学杂志 2023年第2期50卷 1-5页

作者：程俊凯张磊罗耀文汪毅峰王彦刚空军军医大学西京医院神经外科陕西西安710032 西安交通大学电气工程学院陕西西安710049

目的探讨重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)通过调控DJ-1的表达,使小鼠缺血性脑损伤后的神经功能缺损得到恢复的机制。方法选取8~12周健康雄性C57BL/6J小鼠30只,随机分为3组:假手术组(Sham组)、缺... 详细信息

目的探讨重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)通过调控DJ-1的表达,使小鼠缺血性脑损伤后的神经功能缺损得到恢复的机制。方法选取8~12周健康雄性C57BL/6J小鼠30只,随机分为3组:假手术组(Sham组)、缺血再灌注组(MCAO组)和治疗组(rTMS组),每组10只。MCAO组使用线栓法制备大脑中动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)小鼠模型,Sham组小鼠处理同MCAO组但不插入线栓。Sham组和rTMS组给予rTMS治疗,MCAO组不予治疗。造模后1 h拔出线栓进行再灌注,再灌注24 h后开始给予rTMS治疗,频率为1 Hz,每次持续25 s,每日5次,连续治疗7 d。在治疗前后对各组小鼠进行神经功能缺损评分;使用TTC染色确定各组小鼠脑组织梗死灶面积;并采用免疫组化技术检测梗死灶周围区域神经元中DJ-1表达变化;使用免疫印迹技术检测DJ-1的蛋白水平表达变化。结果与Sham组(0.50±0.53)比较,MCAO组(2.80±0.63)和rTMS组(2.10±0.32)的神经功能缺损评分显著增高(P<0.05);与MCAO组比较,rTMS组的神经功能缺损评分显著降低(P<0.05)。与MCAO组比较,rTMS组的梗死灶面积明显减小,DJ-1表达显著提高(P<0.01)。结论 rTMS可有效促进缺血性脑损伤的小鼠神经功能恢复,并显著减少梗死灶面积,可能分子机制是通过上调神经DJ-1蛋白表达干预损伤预后。

关键词：缺血性脑损伤重复经颅磁刺激 DJ-1 大脑中动脉闭塞神经系统损伤修复小鼠

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重复经颅磁刺激上调DJ-1表达改善小鼠创伤性脑损伤后功能障碍的研究

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中华神经创伤外科电子杂志 2022年第5期8卷 261-268页

作者：程俊凯罗耀文李娟张磊杨淑涵王彦刚空军军医大学西京医院神经外科西安710000 西安市第九医院(西安交通大学医学院附属西安市第九医院)神经外科 710054

目的探讨重复经颅磁刺激(rTMS)对小鼠创伤性脑损伤(TBI)模型的神经功能障碍恢复及DJ-1表达的影响。方法8~12周健康雄性C57BL/6J小鼠30只,采用随机数字表法分为Sham组(假手术组)、TBI组及rTMS组,每组10只。Sham组只开骨窗,不打击脑皮质;... 详细信息

目的探讨重复经颅磁刺激(rTMS)对小鼠创伤性脑损伤(TBI)模型的神经功能障碍恢复及DJ-1表达的影响。方法8~12周健康雄性C57BL/6J小鼠30只,采用随机数字表法分为Sham组(假手术组)、TBI组及rTMS组,每组10只。Sham组只开骨窗,不打击脑皮质;TBI组和rTMS组应用控制性皮层冲击损伤(CCI)模型,采用固定打击速度(3 m/s)、停留时间(200 ms)及打击深度(3.0 mm)的方法进行模型制备。模型制备后24 h对Sham组和rTMS组给予rTMS治疗(频率为1 Hz,每次持续25 s,5次/d,连续治疗14 d),TBI组治疗时放入关闭的线圈内。分别在治疗前后对小鼠进行神经功能缺损评分和行为学实验。治疗14 d后,采用苏木素-伊红(HE)染色观察组织病理学改变;采用免疫组织化学技术检测创伤灶周围区域神经元中DJ-1表达变化;采用TUNEL染色检测创伤区域细胞凋亡情况;采用Western blot检测DJ-1的蛋白水平表达变化。结果创伤后7、14 d,TBI组和rTMS组的mNSS评分均显著高于Sham组,且rTMS组的mNSS评分低于TBI组,差异均具有统计学意义(P<0.05)。rTMS组的mNSS评分在创伤后14 d已降低至6分以下。行为学实验中,平衡木实验结果显示创伤后小鼠通过平衡木的时间显著增加,随着时间延长小鼠运动功能逐渐恢复,rTMS组小鼠通过平衡木的时间相较于TBI组明显缩短,差异均具有统计学意义(P<0.05);转棒实验结果显示创伤后小鼠在转棒上停留的时间明显减少,随着时间延长停留时间逐渐增加,但rTMS组小鼠停留的时间明显多于TBI组,差异均具有统计学意义(P<0.05)。TBI模型小鼠脑组织病理学显示,脑创伤区域损伤明显,损伤灶局限并逐渐修复。与Sham组和TBI组相比,rTMS组DJ-1表达量显著增加,差异有统计学意义(P<0.05)。结论rTMS可有效促进TBI小鼠神经功能的恢复和创伤灶的恢复,可能是由于rTMS促进了机体DJ-1的表达,使得神经功能缺损评分降低以及创伤面积减小。

关键词：重复经颅磁刺激 DJ-1 创伤性脑损伤神经系统损伤修复

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脂肪干细胞的生物学特性及其在神经系统损伤修复中的应用前景

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中华神经医学杂志 2009年第12期8卷 1283-1285页

作者：宫雪莲侯玲玲关伟军马月辉中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193 北京交通大学生命科学与生物工程研究院北京100044

近年来随着组织工程学的不断发展，将干细胞作为种子细胞进行自体移植来促使损伤组织更新、修复和再生的研究已得到众多科研工作者的关注。2001年，Zuk等首次从人抽吸的脂肪组织中分离出了能在体外稳定生长、增殖，并能向成骨细胞、脂... 详细信息

近年来随着组织工程学的不断发展，将干细胞作为种子细胞进行自体移植来促使损伤组织更新、修复和再生的研究已得到众多科研工作者的关注。2001年，Zuk等首次从人抽吸的脂肪组织中分离出了能在体外稳定生长、增殖，并能向成骨细胞、脂肪细胞、

关键词：脂肪干细胞生物学特性神经系统损伤修复

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静脉给予外源性神经干细胞聚集在APP小鼠脑内老年斑周围

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生物医学工程与临床 2011年第1期15卷 21-23,F0002页

作者：宋阳赵红邓欣薛一雪中国医科大学基础医学院机能实验中心辽宁沈阳110001 中国医科大学基础医学院病原生物学教研室辽宁沈阳110001

目的研究静脉给予的外源性神经干细胞在淀粉样前体蛋白(APP)小鼠脑内的分布及可能起到的作用。方法采用14d小鼠胚胎的神经干细胞,经体外扩增、分化后,静脉注射到阿尔茨海默病动物模型——APP转基因小鼠体内,1周后通过磁共振成像(MRI)及... 详细信息

目的研究静脉给予的外源性神经干细胞在淀粉样前体蛋白(APP)小鼠脑内的分布及可能起到的作用。方法采用14d小鼠胚胎的神经干细胞,经体外扩增、分化后,静脉注射到阿尔茨海默病动物模型——APP转基因小鼠体内,1周后通过磁共振成像(MRI)及激光共聚焦显微镜观察APP小鼠脑内外源性移植神经干细胞的分布。结果外源性标记的神经干细胞可通过血-脑屏障进入APP小鼠脑内,聚集在β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积周围,部分外源性细胞内出现Aβ信号。结论外源性神经干细胞可能在病变区神经元修复或Aβ清除方面起到一定的作用。

关键词：外源性神经干细胞神经系统损伤修复静脉注射淀粉样前体蛋白转基因小鼠

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