神经电调控-双模信号检测系统与活体大鼠脑深部核团实验验证

作     者：张禹 徐声伟 何恩慧 肖桂花 宋轶琳 高飞 王蜜霞 蔡新霞 ZHANG Yu;XU Sheng-Wei;HE En-Hui;XIAO Gui-Hua;SONG Yi-Lin;GAO Fei;WANG Mi-Xia;CAI Xin-Xia

作者机构：中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室 中国科学院大学 

出 版 物：《分析化学》 (Chinese Journal of Analytical Chemistry)

年 卷 期：2019年第47卷第10期

页      面：1703-1709页

核心收录：

学科分类：1002[医学-临床医学] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0703[理学-化学] 100204[医学-神经病学] 10[医学] 

基　　金：国家纳米科技重点研发计划(No.2017YFA0205902) 国家自然科学基金项目(Nos.61527815,61601435,61775216,61771452) 中国科学院前沿科学重点研究项目(No.QYZDJ-SSW-SYS015)资助~~ 

主　　题：深脑核团电刺激 微电极阵列 多巴胺 神经电生理信号 神经递质 

摘      要：深脑核团电刺激(DBS)已成为改善帕金森病人运动障碍的有效治疗手段,然而其确切的治疗机制仍然不明。目前, DBS机制探究系统多由电刺激仪器和信号检测仪器两部分构成,多台实验设备的长期开启易产生操作程序复杂、环境噪声增多和资源浪费等问题。本研究建立了一套综合性实验系统,包括将电刺激功能与神经双模信号检测功能集成的神经电调控-双模信号检测仪器和基于微机电加工技术制备的微电极阵列(MEA)。在体实验前,对经纳米铂黑和Nafion膜修饰的MEA进行体外标定。实验结果表明,1～50μmol/L多巴胺(DA)溶液与修饰后的电极表面氧化电流值呈良好的线性关系,线性相关系数为0.998。随后,设计并进行了以前脑内侧束为电刺激靶点,纹状体为神经信息检测核团的活体大鼠实验。实验结果表明,纹状体内DA浓度在刺激后迅速上升,最高达2.06μmol/L,约为刺激前水平的1.57倍;神经元动作电位发放率增加,由刺激前的1.17 Hz上升至6.77 Hz;场电位活动增强,功率由刺激前的0.19 mW上升至0.64 mW。本研究设计并制备的神经电调控-双模信号检测系统实现了电刺激与双模信号检测的功能集成,有望为DBS治疗机制的探究提供有效实验工具。