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浙江大学学报（工学版） 2008年第9期42卷 1641-1647页

作者：光磊封洲燕浙江大学生命科学学院浙江杭州310029 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

为了实现具有多个波峰的群峰电位(population spike,PS)幅值的自动分析,设计了一种新的差分算法和海岸线算法,应用于高钾低钙环境下海马神经细胞的诱发群峰电位的计算,并与常规极值搜索法进行比较.结果显示,差分算法的结果与标准值拟合... 详细信息

为了实现具有多个波峰的群峰电位(population spike,PS)幅值的自动分析,设计了一种新的差分算法和海岸线算法,应用于高钾低钙环境下海马神经细胞的诱发群峰电位的计算,并与常规极值搜索法进行比较.结果显示,差分算法的结果与标准值拟合最好,检出的波峰个数也接近人工测量值.海岸线算法的结果与标准值也有良好的相关性.总之,新的差分算法具有精度高、特征点定位准确的优点,可以克服常规极值搜索法的一些不足之处.海岸线算法具有良好的精度,运算速度快,尤其适用于实时检测.

关键词：群峰电位自动分析差分算法海岸线算法

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海马神经回路电刺激响应机制的研究

海马神经回路电刺激响应机制的研究

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作者：田聪浙江大学

学位级别：硕士

大脑海马组织存在由兴奋性和抑制性突触构成的神经回路,这些神经回路是哺乳动物记忆与学习等高级大脑信息功能实现的基础。而电刺激在大脑疾病治疗中的应用发展迅速,因此，研究海马兴奋性回路与抑制性回路对于电刺激响应的作用机制,对... 详细信息

大脑海马组织存在由兴奋性和抑制性突触构成的神经回路,这些神经回路是哺乳动物记忆与学习等高级大脑信息功能实现的基础。而电刺激在大脑疾病治疗中的应用发展迅速,因此，研究海马兴奋性回路与抑制性回路对于电刺激响应的作用机制,对于揭示大脑高级信息处理功能的机制和开发大脑疾病新疗法都具有重要意义。本文结合大鼠在体实验采集的电生理数据,通过建立海马CA1区的简化神经网络和多神经元微网络模型,仿真了双脉冲电刺激诱发响应的抑制现象（paired-pulse depression, PPD）,以及抑制性突触阻断后诱发的爆发式动作电位发放现象,研究兴奋性和抑制性突触回路的作用机制。并且仿真研究了高频电刺激阻断神经元动作电位发放的现象。模型参数的选择以实验数据为依据;通过仿真结果阐释不同突触参数对于电刺激响应的影响。主要结果如下：（1）本文的建模仿真结果验证了在一定刺激时间间隔（inter-pulse interval, IPI）之内,正向-正向（即OO）和反向-正向（即AO）双刺激才会在CA1区胞体层产生动作电位的PPD现象。根据PPD强度随IPI变化的曲线,本文提出了PPD有效IPI区间的概念,其中,最大有效IPI值与GABAA受体的下降沿参数有关,而最小有效IPI值与GABAA参数无关。（2）通过简化模型的仿真,本文发现只有抑制性突触处于胞体及近段顶树突时才会出现PPD现象。这说明处于这些部位的抑制性突触对于CA1区锥体神经元起主要作用。（3）实验结果表明,加入抑制性突触受体GABAA的阻断剂PTX之后,电刺激不仅会诱发初级发放,还会诱发次级发放。本文通过建模仿真,并利用海岸线指标（Coastline burst index,CBI）,定量描述了爆发式初级发放的持续时间与兴奋性受体AMPA的下降沿参数之间的关系,并且证实次级发放与兴奋性受体NMDA的压控开关时间参数有关。这说明AMPA是影响初级发放的主要原因,而NMDA则是影响次级发放的主要原因。（4）根据双脉冲刺激PPD实验中有效IPI区间、PTX实验中诱发初级发放的CBI值以及次级发放的CBI值,提出了确定建模仿真中GABAA、AMPA以及NMDA相应参数值的方法。总之,本文的研究结果表明：顶树突近段及胞体处的抑制性突触在双脉冲抑制现象中起主要作用;并且,AMPA受体是影响爆发式初级发放的主要因素,而NMDA是影响次级发放的主要因素。此外,本文还提出结合实验数据选择模型参数的方法。

关键词：海马神经回路双脉冲抑制高频刺激海岸线算法模型

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