检索结果-内蒙古大学图书馆

生物化学与生物物理进展 2019年第8期46卷 804-811页

作者：胡汉汉封洲燕王兆祥郑吕漂黄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

通常采用恒定电脉冲间隔的高频刺激(high-frequency stimulation,HFS),进行深部脑刺激治疗帕金森氏症等运动障碍疾病.为了开发适用于不同脑疾病治疗的新刺激模式,近年来脉冲间隔(inter-pulse-interval,IPI)变化的变频刺激模式受到关注.... 详细信息

通常采用恒定电脉冲间隔的高频刺激(high-frequency stimulation,HFS),进行深部脑刺激治疗帕金森氏症等运动障碍疾病.为了开发适用于不同脑疾病治疗的新刺激模式,近年来脉冲间隔(inter-pulse-interval,IPI)变化的变频刺激模式受到关注.已有研究表明,即使具有相同的平均电脉冲频率,变频刺激与恒频刺激的治疗效果也不同.我们推测,变频刺激的短小IPI变化就足以改变HFS对于神经元的作用.为了验证此推测,本文在大鼠海马CA1区锥体神经元的输入轴突纤维上交替施加恒频刺激(100或133 Hz,即IPI=10 ms或7.5 ms)和随机变频刺激(100~200 Hz,即IPI=5~10 ms,平均频率为133 Hz),记录并分析刺激下游神经元群体的诱发电位,用于定量评价神经元对于恒频和变频刺激的响应.实验结果表明,持续的恒频刺激使得神经元的响应从最初的同步发放形成的群峰电位(population spike,PS)转变为非同步的动作电位发放(即单元锋电位).但是,当刺激切换为变频模式时,却又可以诱发神经元群体同步产生动作电位,重新形成PS波.并且,变频刺激诱发的PS幅值和神经元发放的同步程度可达基线的单脉冲刺激诱发波的水平.但是,PS的发生率只有脉冲刺激频率的7%左右,表明在持续的变频刺激时,多个脉冲累积的作用才能诱发这种同步的神经元发放.而且PS的出现与前导IPI的长度之间存在一定关系.神经元的轴突和突触等结构对于高频刺激的非线性响应可能是变频刺激诱发同步活动的原因.这些结果表明,变频刺激序列中短小的间隔变化可以产生与恒定间隔不同的调控作用.本文的结果对于揭示脑刺激的作用机制,促进新型刺激模式的开发及其在不同类型脑疾病治疗中的应用具有重要意义.

关键词：高频刺激脉冲间隔随机频率群峰电位同步发放

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一种基于MeSH主题词的临床-组学关系挖掘方法

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生物化学与生物物理进展 2015年第8期42卷 770-779页

作者：冯亚宁焦梦映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

癌症的发生发展与机体内基因的改变有密切联系,在临床上表现为症状或检测指标的异常.通过挖掘分析临床表现与基因改变之间的关系,可为癌症早期诊断和精准治疗提供临床决策支持.从文献数据出发,利用结论性数据挖掘基因与临床表现的关系... 详细信息

癌症的发生发展与机体内基因的改变有密切联系,在临床上表现为症状或检测指标的异常.通过挖掘分析临床表现与基因改变之间的关系,可为癌症早期诊断和精准治疗提供临床决策支持.从文献数据出发,利用结论性数据挖掘基因与临床表现的关系具有重要意义.本文提出一种基于医学主题词(Medical Subject Headings,Me SH)的生物医学实体关系挖掘方法.该方法利用PubMed中提供的文献信息,借用向量空间模型思想,使用MeSH主题词矢量表达待研究实体,引入文献相互引用因素对结果进行修正,将关系挖掘转化为矢量间的数学运算,实现定量分析.本文将该方法应用于结直肠癌临床表现和基因关系的研究中,得到与结直肠癌相关的203个基因和对应的临床-基因462个关系.通过结合使用基因功能和通路分析工具g:Profiler和KEGG等,对结果进行分析验证.结果表明,基于MeSH主题词的文献挖掘方法,避免传统"共现"方法对发现潜在关系的限制和复杂语义分析带来的大量计算,为生物实体之间潜在关系的挖掘提供一种新的思路和方法.

关键词：文献挖掘定量分析关系挖掘结直肠癌 PubMed MeSH

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适用于宽频带记录信号的锋电位检测法

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仪器仪表学报 2016年第3期37卷 481-489页

作者：王兆祥封洲燕余颖朱玉芳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

为了考察深部脑刺激的高频电刺激(HFS)期间各种神经元单体的动作电位发放活动,排除电刺激诱发的群峰电位的干扰,设计了一种窗口检测新算法,直接用于检测宽频带记录信号中的锋电位。并且,利用仿真数据和大鼠海马CA1区实验记录数据验证此... 详细信息

为了考察深部脑刺激的高频电刺激(HFS)期间各种神经元单体的动作电位发放活动,排除电刺激诱发的群峰电位的干扰,设计了一种窗口检测新算法,直接用于检测宽频带记录信号中的锋电位。并且,利用仿真数据和大鼠海马CA1区实验记录数据验证此算法的有效性。结果表明,新算法的锋电位检出率显著大于常规阈值法,而误检率则显著小于阈值法。该算法对于高频刺激期间的仿真数据的锋电位检出率可达95%,误检率则仅为4%;对于7只大鼠的顺向高频刺激实验记录数据的平均锋电位检出率为88±1.4%,而误检率为4.6±1.1%。总之,新窗口法可以正确检测高频刺激期间的锋电位,用于研究各种神经元单体在电刺激期间的不同响应活动,为深入揭示深部脑刺激的神经网络机制提供了有用的新工具。

关键词：高频电刺激锋电位检测窗口法阈值法信噪比

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微电极阵列神经元锋电位信号的去噪方法

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浙江大学学报（工学版） 2010年第1期44卷 104-110页

作者：吴丹封洲燕王静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浙江杭州310027

为了去除神经细胞外单细胞动作电位(即锋电位)记录信号中的各种噪声,提高幅值很小的单细胞锋电位信号检测的正确性,根据多通道微电极阵列记录信号中各个通道之间噪声空间相关性较强的特点,提出主成分分析(PCA)去噪与小波阈值去噪相结合... 详细信息

为了去除神经细胞外单细胞动作电位(即锋电位)记录信号中的各种噪声,提高幅值很小的单细胞锋电位信号检测的正确性,根据多通道微电极阵列记录信号中各个通道之间噪声空间相关性较强的特点,提出主成分分析(PCA)去噪与小波阈值去噪相结合的联合去噪方法.采用PCA方法提取并去除多通道记录信号中相关噪声的第一主成分,然后将信号进行小波多尺度分解,采用软阈值法去除各尺度下的噪声.仿真数据和测试结果表明,联合去噪方法可以同时去除有色噪声和白噪声,在各通道锋电位序列相互独立而噪声相关性较强的情况下,可以显著提高锋电位信号的信噪比.联合去噪方法的性能明显优于PCA去噪方法和小波阈值去噪方法单独使用时的性能,是一种有效的多通道锋电位信号去噪新方法.

关键词：锋电位主成分分析小波阈值去噪信噪比微电极阵列

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神经元对于高频电刺激的动态响应

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生物化学与生物物理进展 2018年第4期45卷 432-441页

作者：黄璐封洲燕王兆祥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

深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)在许多神经系统疾病的临床治疗上都展现出良好的应用前景,然而,其作用机制尚不明确.常规DBS采用高频刺激(high frequency stimulation,HFS)的脉冲序列,这种窄脉冲最容易激活神经元结构中的轴突部... 详细信息

深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)在许多神经系统疾病的临床治疗上都展现出良好的应用前景,然而,其作用机制尚不明确.常规DBS采用高频刺激(high frequency stimulation,HFS)的脉冲序列,这种窄脉冲最容易激活神经元结构中的轴突部分,通过轴突的投射,将HFS的作用传播至下游神经元.因此,为了探讨DBS的作用机制,并鉴于海马脑区是治疗癫痫和痴呆症等疾病的重要靶点,我们研究了海马区轴突HFS对于下游神经元的作用.对麻醉大鼠的海马CA1区传入神经通路Schaffer侧支施加1 min的100 Hz高频刺激,记录并提取下游CA1区锥体神经元和中间神经元的单元锋电位.计算锋电位的发放率,以及它们与刺激脉冲之间的锁相值(phase-locking value,PLV)和潜伏期,以定量分析HFS期间神经元动作电位发放的变化趋势.结果显示,在传入轴突上施加HFS时,初期会诱发下游神经元群体同步产生动作电位(即群峰电位).在HFS后期(群峰电位消失之后),两类神经元的单元锋电位发放仍然持续,并且发放率较稳定.但是,锋电位与刺激脉冲之间的锁相性逐渐减弱、潜伏期逐渐延长.而且,与中间神经元相比较,锥体神经元锋电位的锁相性更弱、潜伏期更长.这些结果表明,持续的轴突HFS可以诱导下游神经元产生非同步的活动,高频脉冲刺激引起的不完全轴突传导阻滞可能是导致该现象产生的主要原因.本文的研究为揭示脑刺激的作用机制提供了重要信息.

关键词：高频刺激单元锋电位潜伏期锁相性动态变化

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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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深度麻醉至脑死亡期间大鼠海马神经元活动的突变

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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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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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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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