检索结果-内蒙古大学图书馆

生物化学与生物物理进展 2014年第4期41卷 379-387页

作者：曹嘉悦封洲燕郑晓静陈白璐浙江大学生物医学工程与仪器科学学院生物医学工程教育部重点实验室杭州310027

全身麻醉若操作不当可能造成致命的中枢神经系统损伤,因此其安全性受到广泛关注.为了揭示麻醉不断加深的过程中神经元活动的变化规律,本文研究了大鼠在乌拉坦(urethane)深度麻醉至脑死亡期间海马区神经元兴奋性和信号传导功能的变化.利... 详细信息

全身麻醉若操作不当可能造成致命的中枢神经系统损伤,因此其安全性受到广泛关注.为了揭示麻醉不断加深的过程中神经元活动的变化规律,本文研究了大鼠在乌拉坦(urethane)深度麻醉至脑死亡期间海马区神经元兴奋性和信号传导功能的变化.利用微电极阵列记录和电刺激技术,在海马CA1区胞体层分别记录Schaffer侧支上正向刺激和海马白质上反向刺激诱发的群峰电位(population spike,PS).以PS的幅值和潜伏期为指标,分析海马神经元活动的变化.结果表明,随着乌拉坦血药浓度的增加,PS幅值逐渐减小,潜伏期逐渐延长,意味着乌拉坦抑制了神经元的兴奋性以及轴突传导和突触传递.特别是这些变化存在明显的转折点(即突变),将整个衰减过程分成慢变和快变2个阶段.快变期的剧烈衰减迅速导致脑死亡.而且,引起突变的决定性因素可能是乌拉坦的血药浓度,而非麻醉时间的长短.但是,当乌拉坦注射速率较慢时,延长的慢变期仍然会使神经元功能的受损加重.这些研究结果为动物实验的麻醉操作和临床麻醉的安全应用提供了重要的信息.

关键词：麻醉乌拉坦海马神经元突变

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深部脑刺激作用机制的研究进展

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生物化学与生物物理进展 2018年第12期45卷 1197-1203页

作者：封洲燕郭哲杉王兆祥浙江大学生物医学工程教育部重点实验室生物医学工程与仪器科学学院杭州310027

深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)已在临床上广泛用于治疗帕金森病等疾病引起的运动障碍,它在难治性癫痫、顽固性强迫症等其他脑中枢神经系统疾病的治疗上也展现出良好的应用前景.经过30多年的临床应用、动物实验和计算模型仿真... 详细信息

深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)已在临床上广泛用于治疗帕金森病等疾病引起的运动障碍,它在难治性癫痫、顽固性强迫症等其他脑中枢神经系统疾病的治疗上也展现出良好的应用前景.经过30多年的临床应用、动物实验和计算模型仿真等多方面的研究,DBS的机制也逐渐明朗.虽然尚无定论,但已取得许多重要进展.本文从电生理角度分析和总结了有关DBS机制的发展历程.从早期的抑制论和兴奋论到目前主导的调控论;从关注刺激位点的神经元活动,到发现神经元胞体与轴突活动的去耦合,再到高频刺激诱导的间歇性轴突阻滞,以及由此轴突活动可能导致的投射区神经元群体的去同步活动.这一系列研究进展表明DBS具有复杂的神经网络调控机制.了解DBS的作用机制对于提高其疗效、开发新刺激模式以及扩大临床应用的范围都具有重要意义.

关键词：深部脑刺激兴奋作用抑制作用去耦合轴突阻滞

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一种高效可操作的经颅电刺激电极优化方法

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生物医学工程学杂志 2024年第4期41卷 724-731+741页

作者：谢旭王敏敏张韶岷浙江大学生物医学工程与仪器科学学院浙江大学求是高等研究院浙江大学生物医学工程教育部重点实验室

经颅电刺激是一种极具潜力的无创神经调控技术。基于个体经颅电刺激电场仿真模型的电极优化方法可依据个体头部组织结构差异给出个性化电刺激参数，显著提升经颅电刺激的干预靶向性。然而，目前所提出的电极优化方法存在计算耗时较长（... 详细信息

经颅电刺激是一种极具潜力的无创神经调控技术。基于个体经颅电刺激电场仿真模型的电极优化方法可依据个体头部组织结构差异给出个性化电刺激参数，显著提升经颅电刺激的干预靶向性。然而，目前所提出的电极优化方法存在计算耗时较长（通常大于1 d）、未考虑刺激器输出通道数受限等局限，进一步阻碍了电极优化方法在临床中的应用。因此，本文提出了一种高效可操作的电极优化方法，可以结合目标脑区强度和聚焦性两个目标进行优化并约束所使用的电极数量，且计算快速。与目前常用的电极优化方法相比，本文所提方法可以在保证优化效果的基础上，极大地节省计算时间（耗时减小85.9%），并且可依据刺激器实际输出通道数设置优化的电极使用个数，将电流分散到多个电极，提升经颅电刺激的使用耐受性。本文提出的电极优化方法具有高效率和易操作的特点，可为个体精准经颅电刺激的实施提供一定的数据支撑和参考。

关键词：经颅电刺激电极优化高效计算有限元

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新型深部脑刺激模式的开发及研究进展

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生物化学与生物物理进展 2021年第3期48卷 263-274页

作者：王兆祥封洲燕杨刚生郑吕漂浙江大学生物医学工程教育部重点实验室生物医学工程与仪器科学学院杭州310027

深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)已成为治疗帕金森病等运动障碍疾病的常规方法之一,并且在许多其他神经和精神疾病的治疗中也具有良好的应用前景.但是,目前常规DBS采用单通道恒定脉冲间隔的高频刺激(high frequency stimulation... 详细信息

深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)已成为治疗帕金森病等运动障碍疾病的常规方法之一,并且在许多其他神经和精神疾病的治疗中也具有良好的应用前景.但是,目前常规DBS采用单通道恒定脉冲间隔的高频刺激(high frequency stimulation,HFS),刺激模式缺少多样化,限制了DBS在临床上的推广应用.为了开发更多DBS刺激模式,用于改善疗效、拓展应用范围、并节省刺激器的电能,近年来研究人员基于去同步调控机制,在脉冲序列的时间模式和空间排布两方面开发了DBS新模式.主要包括:变频序列(包括规则变频和随机变频)、不同空间位点上的多通道异步刺激以及变频和多通道两者的结合.这些新刺激模式能够提高DBS的临床疗效、降低刺激能耗,在帕金森病以及癫痫、强迫症和微意识障碍等其他脑疾病的治疗中都展现了良好的应用前景.更值得关注的是,多通道异步刺激不仅在刺激期间具有更好的即时疗效,而且刺激结束后还能长时间保持疗效,具有刺激后效应.这个特性突破了常规DBS主要为即时效应的局限性,展现了DBS新前景.本文在概述常规DBS模式及其去同步调控机制的基础上,综述变频脉冲刺激和多通道刺激等新型DBS模式,可以为促进DBS的发展提供有价值的信息.

关键词：深部脑刺激时间序列空间排布异步刺激去同步刺激后效应

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大鼠海马神经元对于高频脉冲刺激的暂态响应

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生物化学与生物物理进展 2021年第7期48卷 827-835页

作者：胡一凡封洲燕王兆祥郑吕漂浙江大学生物医学工程与仪器科学学院生物医学工程教育部重点实验室杭州310027

闭环刺激是深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)的重要发展方向之一,有望用于治疗多种脑神经系统疾病.与常规开环的长时间持续刺激不同,闭环刺激通常采用短促的高频脉冲序列.而神经元对于高频刺激的响应存在暂态过程,在初期的短时... 详细信息

闭环刺激是深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)的重要发展方向之一,有望用于治疗多种脑神经系统疾病.与常规开环的长时间持续刺激不同,闭环刺激通常采用短促的高频脉冲序列.而神经元对于高频刺激的响应存在暂态过程,在初期的短时间内会发生很大变化,从而影响闭环刺激的作用.为了研究这种暂态过程,在大鼠海马CA1区传出轴突纤维(alveus)上施加不同频率的恒频以及随机变频的逆向高频刺激(antidromic high-frequency stimulation,A-HFS),并以逆向诱发的群峰电位(antidromically-evoked population spike,APS)的幅值作为指标来考察神经元群体的响应.研究结果表明,100、133和200 Hz的恒频A-HFS初期,APS迅速衰减,脉冲频率越高,APS衰减越快.平均不到1 s时间内APS的幅值就会下降一半以上,100 Hz时的平均半衰期为~0.96 s,频率增加1倍至200 Hz时,平均半衰期缩短至~0.21 s.使用100~200 Hz范围内实时微调脉冲间隔的随机变频刺激,则可以显著延缓神经元响应的衰减速度,延长刺激作用的维持时间.这些结果可以为短促闭环刺激等DBS新模式的开发提供依据.

关键词：高频刺激暂态响应群峰电位脉冲频率脉冲间隔

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一种结合生物医学知识的蛋白质组非标记定量分析方法及其应用

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生物化学与生物物理进展 2015年第1期42卷 82-90页

作者：潘超苏运聪杨睿段会龙邓宁浙江大学生物医学工程与仪器科学学院生物医学工程教育部重点实验室杭州310027

基于质谱的非标记定量方法能够对复杂蛋白质组进行规模化分析,同时,在定量分析的基础上理解和解释蛋白质组的功能和相互作用关系更有意义.这需要建立一种有效的兼容定量和定性分析结果的方法.针对这一需求,本文首先借鉴了NSAF(normalize... 详细信息

基于质谱的非标记定量方法能够对复杂蛋白质组进行规模化分析,同时,在定量分析的基础上理解和解释蛋白质组的功能和相互作用关系更有意义.这需要建立一种有效的兼容定量和定性分析结果的方法.针对这一需求,本文首先借鉴了NSAF(normalized spectral abundance factor)算法采用肽段计数对蛋白质组数据进行定量,进一步结合共享肽对该方法进行优化.以此为基础,通过g:Profiler获取海量蛋白质组的功能注释信息,在定量分析的过程中,同步实现了对蛋白质组数据的功能性分析.本文选择来自人心脏、小鼠心脏、小鼠肝脏的三组线粒体蛋白质组数据对该方法进行验证,按照功能性分析将三组数据划分为若干功能组或信号通路,并进行相关性、功能聚类以及电子传递链分析.结果表明,结合共享肽的优化算法克服了对低丰度蛋白质的错误估计,提高了非标记定量的准确性.同时,结合生物医学知识的分析方法解释了蛋白质组的功能和相互作用关系,为差异比较蛋白质组学、疾病蛋白质组学以及功能蛋白质组学等组学研究提供了新的方法.

关键词：蛋白质组学非标记定量分析生物质谱生物医学知识

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多通道神经元锋电位检测和分类的新方法

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生物化学与生物物理进展 2009年第5期36卷 641-647页

作者：王静封洲燕浙江大学生物医学工程与仪器科学学院生物医学工程教育部重点实验室杭州310027

大脑神经元胞外单细胞动作电位(即锋电位)的检测和分类是提取神经元脉冲序列、研究神经系统信息处理机制的关键.为了提高锋电位的检出率和分类的正确性,设计了一种处理多通道锋电位记录信号的算法,用于分析微电极阵列记录的大鼠海马神... 详细信息

大脑神经元胞外单细胞动作电位(即锋电位)的检测和分类是提取神经元脉冲序列、研究神经系统信息处理机制的关键.为了提高锋电位的检出率和分类的正确性,设计了一种处理多通道锋电位记录信号的算法,用于分析微电极阵列记录的大鼠海马神经元锋电位信号,电极阵列上的测量点排列紧密,4个通道可以同时记录到来自相同神经元的信号.该算法首先利用一种多通道阈值检测法检出四通道记录信号中的锋电位,然后利用一种基于复合锋电位的主成分特征参数分类法将锋电位分类.仿真数据和实验记录信号的检验结果表明:与相应的单通道算法相比,该算法的锋电位检出率和分类的正确性显著提高,并且可以增加单次实验测得的神经元数目.因此,该算法为实现神经元锋电位的自动检测提供了一种简单有效的新方法.

关键词：锋电位检测分类多通道主成分分析

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一种闭环式神经电刺激系统的设计

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仪器仪表学报 2012年第2期33卷 279-285页

作者：封洲燕陈丹肖乾江浙江大学生物医学工程与仪器科学学院生物医学工程教育部重点实验室杭州310027

为了在脑电信号波形的特定相位处施加电刺激,利用NI公司的通用数据采集卡和LabVIEW虚拟仪器环境,开发了一种闭环式电刺激系统。采集卡的A/D通道采样大鼠大脑海马区的场电位信号,LabVIEW程序分析幅值和周期特性,预测即将到来的场电位θ... 详细信息

为了在脑电信号波形的特定相位处施加电刺激,利用NI公司的通用数据采集卡和LabVIEW虚拟仪器环境,开发了一种闭环式电刺激系统。采集卡的A/D通道采样大鼠大脑海马区的场电位信号,LabVIEW程序分析幅值和周期特性,预测即将到来的场电位θ节律的波峰或者波谷,并在指定相位处经由采集卡的数字口或者D/A通道输出所需的刺激信号,以实现闭环式刺激。实验结果表明,θ节律波峰和波谷的预测正确率分别达到92%和86%。该电刺激系统的通用性和灵活性使其能够用于多种神经节律波相位以及其他信号特征的预测,为神经电生理研究和大脑疾病的电刺激治疗提供了一种新型闭环控制刺激方法。

关键词：电刺激闭环神经系统节律场电位

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持续高频刺激改变短刺激产生的神经网络效应

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生物化学与生物物理进展 2017年第9期44卷 769-775页

作者：周文杰封洲燕邱晨马维健浙江大学生物医学工程与仪器科学学院生物医学工程教育部重点实验室杭州310027

不同时长的电脉冲高频刺激(high frequency stimulation,HFS)对于脑神经系统具有不同的作用.其中,数秒时长的短促HFS可通过"点燃"效应制作动物癫痫模型,也可以产生长时间保持的突触可塑性变化,而数分钟以上的长时HFS却可以安... 详细信息

不同时长的电脉冲高频刺激(high frequency stimulation,HFS)对于脑神经系统具有不同的作用.其中,数秒时长的短促HFS可通过"点燃"效应制作动物癫痫模型,也可以产生长时间保持的突触可塑性变化,而数分钟以上的长时HFS却可以安全地用于临床的深部脑刺激,治疗多种脑疾病.因此推测,持续的HFS可以改变短促刺激产生的效应.为了验证此推测,在大鼠海马CA1区的输入轴突纤维Schaffer侧支上,分别施加5 s和2 min两种时长的100 Hz HFS,并监测刺激结束后下游神经元群体对于单脉冲测试的响应电位,即群峰电位(population spike,PS).结果显示,5 s短HFS结束时会紧跟后放电痫样活动,并且,从测试脉冲诱发的PS幅值和潜伏期可见,短HFS诱导的兴奋性增强可以维持数十分钟.反之,2 min的长HFS结束时紧随之后的是数十秒无发放活动的静息期,而且,PS在数分钟内即恢复到HFS前的基线水平.这些结果表明,长时HFS的后期刺激可以改变前期短促刺激对于下游神经网络的作用,即消除短刺激可能产生的长时程兴奋效应.此发现对于深入了解高频刺激的作用机制、促进深部脑刺激的临床应用具有重要意义.

关键词：高频电刺激海马CA1区刺激时长神经网络可塑性

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高频电刺激改变神经元锋电位的波形

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生物化学与生物物理进展 2016年第8期43卷 787-795页

作者：朱玉芳封洲燕王兆祥余颖郭哲杉浙江大学生物医学工程与仪器科学学院生物医学工程教育部重点实验室杭州310027

为了正确检测和研究高频电刺激（high frequencystimulation,HFS）期间神经元的动作电位发放活动,进而深入揭示深部脑刺激治疗神经系统疾病的机制,本课题研究HFS期间锋电位波形的变化.在麻醉大鼠海马CA1区的输入神经通路Schaffer侧支上... 详细信息

为了正确检测和研究高频电刺激（high frequencystimulation,HFS）期间神经元的动作电位发放活动,进而深入揭示深部脑刺激治疗神经系统疾病的机制,本课题研究HFS期间锋电位波形的变化.在麻醉大鼠海马CA1区的输入神经通路Schaffer侧支上,施加1-2 min时长的100或者200 Hz顺向高频刺激（orthodromic-HFS,O-HFS）,利用微电极阵列采集刺激下游神经元的多通道锋电位信号,并获得由O-HFS经过单突触传导激活的中间神经元的单元锋电位波形及其特征参数.结果表明,O-HFS使得锋电位的幅值明显减小而半高宽明显增加,以基线记录为基准计算百分比值,O-HFS期间锋电位的降支幅值和升支幅值分别可减小20%和40%左右,半高宽则增加10%以上.并且,在大量神经元同时产生动作电位期间,或者在比200 Hz具有更大兴奋作用的100 Hz刺激期间,锋电位波形的改变更多,幅值的减小可达50%,宽度的增加可达20%.可以推测,高频电刺激对于神经元的兴奋作用可能升高细胞膜电位,从而改变细胞膜离子通道的活动特性,导致动作电位波形的改变.这些结果支持深部脑刺激具有兴奋性调节作用的假说,对于正确分析高频电刺激期间神经元锋电位活动具有指导意义,也为进一步研究深部脑刺激（DBS）治疗脑神经系统疾病的机制提供了重要线索.

关键词：深部脑刺激锋电位波形幅值半高宽群峰电位兴奋性

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