检索结果-内蒙古大学图书馆

重复经颅磁刺激对小鼠海马谷氨酸能神经元和γ-氨基丁酸能神经元兴奋性影响的研究

生物医学工程学杂志 2025年第1期42卷 73-81页

作者：王佳乐丁冲付蕊张泽赵峻峤朱海军河北工业大学生命科学与健康工程学院天津300130 河北工业大学河北省生物电磁学与神经工程重点实验室天津300130 河北大学电子信息工程学院河北省数字医疗工程重点实验室河北保定071002

重复经颅磁刺激(rTMS)是目前常用的脑刺激技术之一。为探究rTMS对不同类型神经元兴奋性的影响,本研究从电生理角度开展rTMS对小鼠认知功能和海马谷氨酸能神经元、γ-氨基丁酸能神经元兴奋性影响的研究。本研究将小鼠随机分为谷氨酸能对... 详细信息

重复经颅磁刺激(rTMS)是目前常用的脑刺激技术之一。为探究rTMS对不同类型神经元兴奋性的影响,本研究从电生理角度开展rTMS对小鼠认知功能和海马谷氨酸能神经元、γ-氨基丁酸能神经元兴奋性影响的研究。本研究将小鼠随机分为谷氨酸能对照组、谷氨酸能磁刺激组、γ-氨基丁酸能对照组、γ-氨基丁酸能磁刺激组,对四组小鼠注射腺相关病毒标记两类神经元并植入光纤。刺激组接受14天刺激,对照组接受14天伪刺激。光纤记录小鼠钙离子荧光强度变化。行为学实验探究小鼠认知功能变化。脑片膜片钳系统检测神经元动作电位特性变化。结果发现rTMS可显著提高小鼠的认知功能,提高海马脑区谷氨酸能神经元、γ-氨基丁酸能神经元集群的钙离子荧光变化幅度,以及增强谷氨酸能神经元、γ-氨基丁酸能神经元动作电位相关指标。结果提示,rTMS可通过提高海马谷氨酸能神经元和γ-氨基丁酸能神经元的兴奋性来提高小鼠的认知能力。

关键词：重复经颅磁刺激谷氨酸能神经元 γ-氨基丁酸能神经元学习记忆在体光纤记录脑片膜片钳

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不同情绪错误记忆的脑电微状态功能网络分析

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浙江大学学报(工学版) 2025年第1期59卷 49-61页

作者：李宜轩李颖肖倩王灵月尹宁杨硕河北工业大学生命科学与健康工程学院河北省生物电磁与神经工程重点实验室天津300130 河北工业大学生命科学与健康工程学院天津市生物电工与智能健康重点实验室天津300130

研究情绪对错误记忆的影响,有助于探究大脑的记忆加工机制.采集不同情绪状态下错误记忆脑电信号,由微状态分析得到各情绪组模板图(微状态1~5),根据微状态拟合结果划分各情绪组记忆再认4个阶段(早期加工、熟悉性加工、情节性回想加工和... 详细信息

研究情绪对错误记忆的影响,有助于探究大脑的记忆加工机制.采集不同情绪状态下错误记忆脑电信号,由微状态分析得到各情绪组模板图(微状态1~5),根据微状态拟合结果划分各情绪组记忆再认4个阶段(早期加工、熟悉性加工、情节性回想加工和后提取加工)的时间段,在时间覆盖率有显著差异的微状态内构建相位锁值脑功能网络.从时间、空间2个角度分析脑电信号,结果表明各情绪组的大脑加工模式从情节回想加工阶段出现不同.积极组在前额区活跃的微状态3、5中持续停留且脑功能性强;消极组在微状态1中持续停留且脑功能性差;中性组在中央区活跃的微状态3、4中持续停留.积极组的时间和脑力资源多用于情节联想和推理,消极组的大脑处于低迷状态的时间长,中性组的时间和脑力资源多用于信息整合.

关键词：脑电图(EEG) 情绪错误记忆微状态脑功能网络

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磁耦合谐振式无线电能传输磁场对海马齿状回区神经元K^(+)通道的影响

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生物化学与生物物理进展 2023年第8期50卷 1982-1994页

作者：赵军张冰茜赵毅航王晓轩河北工业大学生命科学与健康工程学院天津300130 河北省生物电磁与神经工程重点实验室(河北工业大学) 天津300130 天津市生物电工与智能健康重点实验室(河北工业大学) 天津300130

目的磁耦合谐振式无线电能传输(magnetically-coupled resonant wireless power transfer,MCR-WPT)具有传输距离较大、传输效率高、穿透性好等优点,为人们生活带来便利的同时其引起的生物电磁效应安全问题备受人们关注。本文通过研究MCR... 详细信息

目的磁耦合谐振式无线电能传输(magnetically-coupled resonant wireless power transfer,MCR-WPT)具有传输距离较大、传输效率高、穿透性好等优点,为人们生活带来便利的同时其引起的生物电磁效应安全问题备受人们关注。本文通过研究MCR-WPT电磁环境对小鼠海马齿状回(DG)区神经元K^(+)通道特性的影响,为无线电能传输(WPT)技术的发展及其合理开发应用提供实验依据。方法每天对小鼠不间断辐射5 h,持续30 d,对比分析对照组和磁场暴露5 d、15 d、30 d组小鼠的学习记忆能力、海马DG区神经元的瞬时外向K^(+)通道电流(IA)和延迟整流K^(+)通道电流(IK)的变化。结果磁场暴露组瞬时外向K^(+)通道的激活过程受到抑制、延迟整流K^(+)通道的激活特性向去极化方向移动,减少K^(+)的外流,增强了神经兴奋性,但磁场暴露组小鼠行为上无显著性变化。结论长期处于MCR-WPT电磁环境会改变K^(+)通道的电流-电压(I-V)特性和动力学特性,抑制IA和IK,改变神经元动作电位的发放频率,但这些变化并没有引起小鼠学习记忆能力的下降以及认知功能障碍。

关键词： K^(+)通道电流-电压(I-V)特性无线电能传输齿状回区

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基于皮层-基底神经节环路模型的经颅磁声电刺激对大鼠行为决策的影响

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电工技术学报 2024年第2期39卷 356-368页

作者：张帅由胜男党君武杜文静王磊省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室河北工业大学天津300130 河北工业大学河北省生物电磁与神经工程重点实验室(筹) 天津300130 天津市生物电工与智能健康重点实验室河北工业大学天津300130

经颅磁声电刺激(TMAES)是一种新型、无创、可改变不同脑区电活动的神经调控方法。前额叶皮层与基底神经节中各脑区相互影响,在行为决策中起着关键作用,然而目前涉及其调节机理的研究相对较少。前运动皮层神经元活性和前额叶皮层突触可... 详细信息

经颅磁声电刺激(TMAES)是一种新型、无创、可改变不同脑区电活动的神经调控方法。前额叶皮层与基底神经节中各脑区相互影响,在行为决策中起着关键作用,然而目前涉及其调节机理的研究相对较少。前运动皮层神经元活性和前额叶皮层突触可塑性与行为决策关系密切。该文基于皮层-基底神经节回路模型,模拟分别对健康大鼠、帕金森大鼠施加刺激后,不同脑区在奖赏选择任务中的神经活动,仿真分析不同感应电流强度对皮层神经元放电率和脑区间突触权重的影响。并通过行为学实验进一步探讨经颅磁声电刺激对健康大鼠与帕金森模型大鼠行为决策的影响。仿真结果显示,对健康大鼠施加刺激可提高前额叶皮层与纹状体、前运动皮层之间的突触权重;对帕金森大鼠施加刺激可提高前运动皮层神经元放电率,调节前额叶皮层与纹状体、前运动皮层之间的突触权重。实验结果显示,施加刺激后,大鼠的学习探索能力和空间记忆能力均得到了提高,且帕金森模型大鼠受刺激的作用效果更显著。研究结果表明,经颅磁声电刺激可提高大鼠的运动积极性和学习效率,且有助于改善基底神经节的功能失衡。研究结果为进一步探索经颅磁声电刺激调节决策认知功能的作用机制奠定基础。

关键词：经颅磁声电刺激皮层神经元基底神经节行为决策突触权重

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基于FPGA的类脑神经元仿生电路设计与实现

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电机与控制学报 2023年第2期27卷 61-68页

作者：徐桂芝郭嘉荣张慧港郭磊河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130 河北工业大学河北省生物电磁与神经工程重点实验室天津300130

随着现代社会进入信息化与智能化时代,神经形态计算以高度的并行、极低的功耗和存算一体的特征受到了广泛的关注。本文着眼于未来神经形态器件和类脑智能的发展需求,对建立全数字电路的类脑计算硬件系统展开研究,以脉冲神经网络H-H(Hodg... 详细信息

随着现代社会进入信息化与智能化时代,神经形态计算以高度的并行、极低的功耗和存算一体的特征受到了广泛的关注。本文着眼于未来神经形态器件和类脑智能的发展需求,对建立全数字电路的类脑计算硬件系统展开研究,以脉冲神经网络H-H(Hodgkin-Huxley)神经元模型为研究对象,将DSP Builder平台与Quartus平台相结合,设计出H-H神经元模型的数字电路,并对其进行了性能测试。结果表明,基于现场可编程门阵列(FPGA)硬件设计的神经元数字电路其工作特性与理论仿真结果高度一致,具有良好的生物特性,为建立类脑计算硬件系统提供新思路。

关键词：类脑计算脉冲神经网络现场可编程门阵列 Quartus H-H神经元模型 DSP Builder

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间断theta脉冲磁刺激对空间工作记忆相关神经振荡及其同步性的影响

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生物化学与生物物理进展 2024年第9期51卷 2222-2239页

作者：郭苗苗张彪张天恒王田翟昊迪徐桂芝河北工业大学生命科学与健康工程学院天津300130 河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130 河北工业大学天津市生物电工与智能健康重点实验室天津300130 河北工业大学河北省生物电磁学与神经工程重点实验室天津300130 石家庄学院机电学院石家庄050035

目的间断theta脉冲磁刺激(iTBS)已被证实可以通过夹带大脑不同频段神经振荡调控工作记忆功能,但其对神经振荡及其同步性的调节尚不清晰。本研究旨在探讨iTBS对大鼠局部脑区及跨脑区神经振荡及其同步性的影响,探究iTBS调控工作记忆的作... 详细信息

目的间断theta脉冲磁刺激(iTBS)已被证实可以通过夹带大脑不同频段神经振荡调控工作记忆功能,但其对神经振荡及其同步性的调节尚不清晰。本研究旨在探讨iTBS对大鼠局部脑区及跨脑区神经振荡及其同步性的影响,探究iTBS调控工作记忆的作用机制。方法24只大鼠根据年龄及是否接受iTBS分为4组,应用时频分布、相位同步性以及相位-幅值耦合分析方法,对比分析各组大鼠在进行空间工作记忆(SWM)行为学任务的过程中前额叶和海马脑区theta及gamma频段局部场电位信号神经振荡的变化规律。结果随着年龄增长,老年大鼠学会SWM任务规则所用时间明显增加(P=0.0056);iTBS可以缩短成年大鼠(P=0.0011)和老年大鼠(P=0.0090)学会SWM任务规则所用时间。相比成年大鼠,老年大鼠前额叶和海马脑区theta和gamma频段神经振荡的时频能量(theta:P<0.0001;gamma:P<0.0001)、跨脑区相位-幅值耦合作用(PFC-HPC:P=0.0002;HPC-PFC:P=0.0277)均出现一定程度的下降;iTBS可以提高成年大鼠(theta:P<0.0001;gamma:P<0.0001)和老年大鼠(theta:P=0.0144;gamma:P=0.0006)神经振荡的时频能量以及老年大鼠跨脑区相位-幅值耦合作用(PFC-HPC:P=0.0180;HPC-PFC:P=0.0221)。此外,两脑区各频段信号的时频能量及相位-幅值耦合与大鼠行为学正确率均具有正相关关系。结论iTBS可以增强老年大鼠的SWM能力以及认知功能,这与老年大鼠SWM任务期间跨脑区theta频段和gamma频段神经振荡的时频能量以及跨脑区相位幅值耦合增强有关。对于成年大鼠,iTBS通过提升成年大鼠SWM任务期间两脑区theta频段和gamma频段神经振荡的时频能量增强其SWM能力与认知功能。

关键词：间断theta脉冲磁刺激空间工作记忆神经振荡相位同步性相位-幅值耦合

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类脑脉冲神经网络及其神经形态芯片研究综述

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生物医学工程学杂志 2021年第5期38卷 986-994,1002页

作者：张慧港徐桂芝郭嘉荣(综述) 郭磊(审校) 河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130 河北工业大学天津市生物电工与智能健康重点实验室天津300130 河北工业大学河北省生物电磁与神经工程重点实验室天津300130

在类脑人工智能高速发展、电磁环境日益复杂的现状下,最具有仿生特性和抗干扰性的脉冲神经网络在计算速度、实时信息处理、时空数据处理上表现出巨大的潜能。脉冲神经网络是类脑人工智能的核心之一,通过模拟生物体神经网络结构和信息传... 详细信息

在类脑人工智能高速发展、电磁环境日益复杂的现状下,最具有仿生特性和抗干扰性的脉冲神经网络在计算速度、实时信息处理、时空数据处理上表现出巨大的潜能。脉冲神经网络是类脑人工智能的核心之一,通过模拟生物体神经网络结构和信息传递方式来实现类脑计算。本文首先总结五种神经元模型的优缺点和适用性,分析五种网络拓扑结构的特征;其次综述脉冲神经网络算法,从无监督学习和有监督学习两个角度总结基于突触可塑性规则的无监督学习算法和四类监督学习算法;最后重点综述国内外在研的类脑神经形态芯片。本文旨在通过系统性的总结,为初入脉冲神经网络研究领域的同行提供学习思路和研究方向。

关键词：脉冲神经网络脉冲神经元模型学习算法类脑神经形态芯片数字电路

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不同频率重复脉冲与短阵快速脉冲经颅磁刺激对小鼠记忆功能和神经元兴奋性影响的对比分析

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生物医学工程学杂志 2024年第5期41卷 935-944页

作者：付蕊朱海军丁冲徐桂芝河北工业大学河北省生物电磁与神经工程重点实验室天津300130 河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130 河北大学河北省数字医疗工程重点实验室河北保定071002

经颅磁刺激(TMS)作为一种无创的神经调控技术现已用于神经和精神类疾病的临床治疗,但不同频率与模式TMS的刺激效果及其神经调控机制尚未明确。本文从神经电生理角度探究不同频率重复TMS(rTMS)和短阵快速脉冲TMS(bTMS)对小鼠学习记忆和... 详细信息

经颅磁刺激(TMS)作为一种无创的神经调控技术现已用于神经和精神类疾病的临床治疗,但不同频率与模式TMS的刺激效果及其神经调控机制尚未明确。本文从神经电生理角度探究不同频率重复TMS(rTMS)和短阵快速脉冲TMS(bTMS)对小鼠学习记忆和神经元兴奋性的影响。本文实验采用8周的昆明小鼠42只,随机分为伪刺激组和刺激组;刺激组包括:不同频率(1、5、10 Hz)的rTMS刺激组;不同频率(1、5、10 Hz)的bTMS刺激组。其中,刺激组接受连续14 d的刺激。刺激结束后,小鼠进行新物体识别与跳台实验以检测小鼠记忆能力;随后进行脑片膜片钳实验分析小鼠海马齿状回(DG)颗粒细胞兴奋性。结果表明,与伪刺激组相比,高频(5、10 Hz)的rTMS与bTMS能提高小鼠记忆能力和神经元兴奋性,而低频(1 Hz)的rTMS与bTMS则无显著效果;同频率下两种刺激模式对小鼠记忆功能与神经元兴奋性的影响无明显差别。本文研究结果提示,高频TMS可通过提高海马DG颗粒神经元兴奋性来提高小鼠记忆功能。本文为TMS改善认知功能的机制研究和临床应用提供实验和理论依据。

关键词：经颅磁刺激新物体识别跳台实验颗粒细胞脑片膜片钳实验神经元兴奋性

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经颅磁刺激对老年大鼠工作记忆相关跨脑区网络协同作用的影响

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电子与信息学报 2024年第4期46卷 1468-1478页

作者：郭苗苗翟昊迪吉利辉王田徐桂芝省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津300130 河北省生物电磁与神经工程重点实验室(河北工业大学) 天津300130 天津市生物电工与智能健康重点实验室(河北工业大学) 天津300130 河北工业大学生命科学与健康工程学院天津300130

经颅磁刺激(TMS)因其可以非侵入性地探测和调制大脑皮层兴奋性和功能,已被广泛地应用于改善大脑认知功能等临床神经调控领域。工作记忆的功能实现需要多个脑区的同步活动,该文将行为学与电生理学相结合,通过建立跨脑区的因果网络连接,... 详细信息

经颅磁刺激(TMS)因其可以非侵入性地探测和调制大脑皮层兴奋性和功能,已被广泛地应用于改善大脑认知功能等临床神经调控领域。工作记忆的功能实现需要多个脑区的同步活动,该文将行为学与电生理学相结合,通过建立跨脑区的因果网络连接,从记忆相关脑区间协同作用的角度探究不同模式的TMS对大脑认知功能的调控机制。首先对老年威斯塔大鼠分别实施重复经颅磁刺激(rTMS)及间歇性θ节律刺激(iTBS),并设置空白对照组,通过在体多通道微电极阵列采集大鼠工作记忆任务中的局部场电位信号(LFPs);之后基于定向传递函数构建LFPs脑因果网络;最后通过对比行为学结果差异、各脑区因果网络参数等,探索不同模式TMS对老年大鼠工作记忆行为学及脑区之间信息协同作用的影响规律。结果表明,rTMS组和iTBS组大鼠执行正确工作记忆任务的平均天数减少,平均正确率高于空白对照组。经过刺激后,rTMS组和iTBS组前额叶和海马双向网络连接明显增强,信息流强度和因果流向性得到显著提升(P<0.05)。因此,rTMS和iTBS模式均能促进老年大鼠海马和前额叶脑区间的信息交流,从而使老年大鼠的工作记忆能力得到改善。

关键词：重复经颅磁刺激间歇性θ节律刺激工作记忆脑因果网络

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经颅磁刺激对强直迟缓亚型帕金森病患者脑功能网络的影响

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生物化学与生物物理进展 2023年第3期50卷 585-594页

作者：李佳丽尹宁姚尧冯珂珂李润泽刘硕尹绍雅徐桂芝河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130 河北工业大学河北省生物电磁与神经工程重点实验室天津300130 天津市环湖医院神经外科天津300350

目的重复经颅磁刺激(r TMS)作为一种无创的神经调控技术,对帕金森病(PD)患者的疗效目前尚未完全明确。本文结合临床量表评估、脑电溯源以及脑功能网络以探讨高频r TMS对强直迟缓亚型帕金森病(AR-PD)患者的作用效应。方法共纳入18例AR-P... 详细信息

目的重复经颅磁刺激(r TMS)作为一种无创的神经调控技术,对帕金森病(PD)患者的疗效目前尚未完全明确。本文结合临床量表评估、脑电溯源以及脑功能网络以探讨高频r TMS对强直迟缓亚型帕金森病(AR-PD)患者的作用效应。方法共纳入18例AR-PD患者,利用标准低分辨率电磁断层成像(s LORETA)对脑电信号进行溯源分析,进而通过复杂网络理论构建脑功能网络,从脑区之间协同工作的角度对比分析网络拓扑特征。结果磁刺激后前额叶、初级运动皮层出现显著性差异(P<0.05);与运动感觉产生、运动规划和运动执行相关脑区的网络连通性显著增强(P<0.05)且脑功能网络的拓扑特征平均聚类系数的变化与帕金森病统一评定量表评分的变化存在显著相关性(P<0.05)。结论推测r TMS改善了AR-PD患者在运动感觉产生到运动执行过程中的信息传递能力,本研究可为r TMS对AR-PD患者运动症状的改善作用与感觉运动网络重新整合的关系提供一定的理论依据。

关键词：强直迟缓亚型帕金森病重复经颅磁刺激脑电图脑功能网络

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