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帕金森病大鼠丘脑束旁核电信号研究

作　者: 计义正
导　师: 王敏
学　校: 山东师范大学
专　业: 动物学
关键词: 帕金森病多通道信号采集束旁核锋电位局部场电位
分类号: R742.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

实验目的：帕金森病（Parkinson’s Disease，PD）是一种因基底神经核环路中（主要在中脑黑质）多巴胺神经元缺失或凋亡造成的神经系统退行性疾病，经黑质-纹状体通路导致纹状体（Striatum，STR）多巴胺递质缺失的结果。丘脑束旁核（Parafascicular Nucleus，PF）与基底神经节中的多个核团存在投射关系，可能在PD病理中起重要作用。本研究通过采集分析PD大鼠PF放电变化以及特定行为时PD大鼠PF的放电特点。为PD临床治疗的改善提供基础研究理论依据。实验方法：本课题利用立体定位技术，通过直接脑内靶位点注射的方法，在大鼠中脑腹侧被盖区（Ventra TegmentalArea，VTA）和黑质致密部（Substantia Nigra pars Compacta，SNc）分别注射2μL和3μL的6-羟基多巴胺（6-hydroxydopamine，6-OHDA）建立PD动物模型。在正常和PD大鼠脑PF内植入自制多通道电极阵列，通过美国Plexon公司生产的多通道信号采集仪采集记录大鼠PF锋电位和局部场电位（Local Field Potentials，LFPs）信号。对采集的PD大鼠清醒安静状态和抓区食物时PF的锋电位和LFPs信号进行用OfflineSorter、Neuroexplorer和Matlab分析。最后蓝点实验和中性红染色鉴定位点准确性，以及免疫组织化学观察黑质损毁情况。实验结果：用Offline Sorter软件将采集到的锋电位信号进行分类，根据波形、时程、放电模式主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）等诸多特征数据，将PF神经元分为两类：神经元类型A，特点是波峰高，时程长，放电节律不规则；神经元类型B，特点是波峰平缓，时程短，放电节律相对规则。用Neuroexplorer分析显示，在清醒静止状态下，对照组与PD组大鼠两种神经元放电率没有发生显著差异，与对照组大鼠比较，神经元类型A的放电模式由不规律变得较为规律；PD组中神经元类型B放电模式变得不规律。将LFPs数据导入Matlab进行分析，PD组大鼠PF的LFPs在0.7~20Hz的频段信号频率低于对照组大鼠；但20~40Hz频段信号的频率高于对照组大鼠。通过时频图可以直观的反应能量分布情况，该结果与频段分析所得结果基本相符。PD大鼠抓食运动时PF神经元放电变化结果显示，PD组大鼠抓食动作所需时间明显长于对照组大鼠。Neuroexplorer导出数据统计学处理显示，PD大鼠PF两种神经元的放电率均显著降低；放电间隔直方图的变异系数（Interspike Interval of Coefficient of Variation，Coeff. Var. ISI）仅神经元类型B显著增高，神经元类型A仅有增大趋势而无显著差异。Matlab进行LFPs分析，PD组大鼠PF的LFPs在0.7~20Hz频段的信号明显低于对照组大鼠，PD组大鼠40~100Hz频段信号百分比高于对照组大鼠。结论：PF神经元分为两类。清醒静止情况下，PD大鼠PF锋电位的放电率并未发生显著变化，但是放电模式产生显著差异；PD大鼠PF的LFPs在0.7~20Hz频段频率显著降低，20~40Hz频段频率有显著升高。抓食行为下，PD大鼠PF锋电位的放电率显著降低，放电模式产生变化。PD大鼠PF的LFPs在0.7~20Hz频段频率显著降低，40~100Hz频段频率显著升高。在特定行为下，PD大鼠PF锋电位及LFPs均产生了变化，说明PF与丘脑-皮层环路之间存在联系。从电生理角度，为PF成为新的PD治疗靶位点提供理论基础。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-11
符号说明  11-12
论文综述  12-21
  0.1 帕金森病及相关研究  12-13
    0.1.1 帕金森概述  12
    0.1.2 帕金森治疗  12-13
  0.2 基底神经节及其环路  13-15
  0.3 丘脑束旁核  15-17
  0.4 多通道信号采集  17-19
  0.5 锋电位和局部场电位  19-21
    0.5.1 锋电位  19-20
    0.5.2 局部场电位  20-21
1 PD 模型大鼠清醒静止状态下 PF 放电  21-46
  1.0 引言  21-22
  1.1 动物 PD 模型的建立  22-26
    1.1.1 材料与方法  22-23
    1.1.2 实验过程  23-24
    1.1.3 模型鉴定  24-26
  1.2 PF 电信号的采集  26-34
    1.2.1 电极的制作  26-27
    1.2.2 材料与方法  27-28
    1.2.3 实验过程  28-31
    1.2.4 信号的采集记录  31-32
    1.2.5 组织学鉴定  32-34
  1.3 实验结果  34-44
    1.3.1 神经元分类  35-38
    1.3.2 清醒静止状态下，PD 大鼠 PF 放电变化  38-43
    1.3.3 组织学鉴定结果  43-44
  1.4 讨论  44-46
2 PD 模型大鼠抓食状态下 PF 放电  46-60
  2.0 引言  46
  2.1 动物运动模型的建立  46-47
  2.2 动物 PD 模型的建立  47-48
    2.2.1 材料与方法  47
    2.2.2 实验过程  47-48
    2.2.3 模型鉴定  48
  2.3 抓食运动中 PF 电信号的采集  48-51
    2.3.1 电极的制作  48
    2.3.2 材料与方法  48-49
    2.3.3 实验过程  49
    2.3.4 信号的采集记录  49-50
    2.3.5 组织学鉴定  50-51
  2.4 实验结果  51-58
    2.4.1 PD 大鼠抓食行为学变化  51-52
    2.4.2 抓食状态下，PD 大鼠 PF 放电变化  52-58
    2.4.3 组织学鉴定结果  58
  2.5 讨论  58-60
总结  60-61
参考文献  61-67
攻读硕士期间发表的论文  67-68
致谢  68

帕金森病大鼠丘脑束旁核电信号研究

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