本书介绍有关脑神经电刺激的调控作用及其机制的研究。全书分为上篇和下篇。上篇介绍神经电生理学的基本理论和实验方法，包括神经细胞膜的基本电特性、离子通道的数学模型(HH方程)、海马脑区的神经回路和电刺激诱发电位，以及大鼠在体实验方法和器材装置、神经电信号记录和处理方法、各种实验注意事项和经验等。下篇介绍电刺激的神经调控，主要包括大鼠海马脑区轴突高频电刺激的各种不同模式对于神经元单体、群体以及神经回路的调控作用。除了讲述正常生理状态下的电刺激响应之外，还介绍高频电刺激对于痫样放电的抑制等内容。
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曾获国家教育委员会科学技术进步奖、浙江省科学技术奖、浙江大学教学成果奖、浙江大学金秀奖教金等奖励。
目录
前言
变量符号表
上篇 理论基础与实验方法
第1章 神经电生理学基础 3
1.1 电生理学及其相关技术的发展史简介 3
1.2 细胞膜的基本电特性和膜电位 4
1.2.1 细胞膜的基本电特性 4
1.2.2 细胞膜的静息电位和动作电位 14
1.3 细胞膜离子通道的理论模型 17
1.3.1 利用电压钳技术的枪乌贼轴突实验 17
1.3.2 离子通道模型的建立 20
1.3.3 离子通道模型的仿真示例 28
1.4 神经电刺激 33
1.4.1 胞内刺激与胞外刺激 33
1.4.2 电压型刺激和电流型刺激 36
1.4.3 单极与双极刺激 37
1.4.4 电刺激的安全性 37
1.5 本章小结 39
第2章 神经回路和电刺激诱发电位 41
2.1 神经系统概述 41
2.1.1 神经系统和神经元 41
2.1.2 神经元之间的突触连接和突触电位 42
2.1.3 神经元的信息整合机制 44
2.2 大鼠海马体的结构和兴奋性连接通路 48
2.2.1 海马体的结构和主要兴奋性通路 48
2.2.2 海马区电脉冲刺激诱发的电位及其特点 50
2.3 大鼠海马CA1区的局部抑制性回路及其作用 52
2.3.1 海马CA1区锥体神经元顺向激活时抑制回路的作用 52
2.3.2 锥体神经元逆向激活时抑制回路的作用 57
2.3.3 利用顺向和逆向的配对脉冲刺激分析前馈和反馈两种抑制成分 58
2.3.4 海马CA3区双脉冲刺激的响应 62
2.4 本章小结 67
第3章 在体大鼠脑神经电生理实验方法和器材 69
3.1 大鼠实验手术 69
3.1.1 大鼠脑立体定位仪及其使用 69
3.1.2 手术方法 71
3.1.3 操作臂和电极的放置 72
3.1.4 麻醉和安乐死 73
3.2 实验注意事项和经验 74
3.2.1 电极在脑表面入针点的定位坐标计算 74
3.2.2 手动和电动微操作器的使用 75
3.2.3 电极定位准确性的判定和实验后的简易检查方法 77
3.3 暴露海马的在体实验方法及其应用 83
3.4 微电极及其应用 87
3.4.1 记录电极 87
3.4.2 刺激电极和电刺激的安全性 90
3.5 实验装置 95
3.5.1 放大器和记录仪 96
3.5.2 放大器的使用和注意事项 98
3.5.3 PowerLab记录仪及其软件LabChart的使用和注意事项 105
3.5.4 电刺激器 112
3.5.5 利用LabVIEW控制的电刺激系统 116
3.5.6 闭环式电刺激的实现 119
3.6 本章小结 122
第4章 神经电信号记录和处理方法 123
4.1 神经元锋电位的记录、检测和分析 123
4.1.1 利用叠加平均获取宽频带无噪声锋电位波形 126
4.1.2 信号频带的选择对于锋电位波形的影响 129
4.1.3 模数转换对于锋电位波形的影响 134
4.1.4 神经元锋电位的检测和分类 135
4.1.5 窗口法锋电位检测算法示例 145
4.1.6 一种四通道锋电位检测和分类算法 147
4.2 神经元放电序列的分析方法 151
4.2.1 神经元放电序列的脉冲间隔直方图 151
4.2.2 神经元放电序列的自相关直方图 152
4.2.3 神经元放电序列的互相关直方图 153
4.2.4 外界刺激诱发的神经元放电分析 156
4.3 频谱分析及其应用 161
4.3.1 周期图频谱分析法的基本原理 161
4.3.2 LabChart软件的频谱分析功能 164
4.4 电流源密度分析法 167
4.5 电刺激伪迹及其消除方法 169
4.5.1 正弦波电刺激伪迹及其消除方法 170
4.5.2 高频脉冲电刺激期间的伪迹及其消除方法 172
4.6 本章小结 178
下篇 轴突电刺激的神经调控作用
第5章 神经元对于轴突高频电脉冲刺激的响应 181
5.1 概述 181
5.2 持续高频脉冲刺激诱导的轴突阻滞 185
5.2.1 大鼠海马CA1区锥体神经元对于其轴突上逆向高频刺激的响应 185
5.2.2 高频脉冲刺激延长轴突的不应期 192
5.2.3 锥体神经元轴突高频电刺激对于胞体的影响 199
5.2.4 轴突高频刺激对于神经元兴奋性的影响 201
5.2.5 轴突高频刺激诱发的锥体神经元“簇状”放电 203
5.3 轴突高频刺激诱导的顺向兴奋对于下游神经元的作用 207
5.3.1 轴突高频刺激无法持续诱发下游突触后神经元群体的同步放电 208
5.3.2 轴突高频刺激期间下游突触后神经元的非同步活动 211
5.3.3 较高频率的轴突刺激诱发的神经元放电更具随机性 218
5.4 海马CA1区传出纤维轴突上的高频刺激兴奋中间神经元 222
5.5 本章小结 229
第6章 神经元对于时变参数脉冲刺激的响应 232
6.1 渐变频率和渐变强度的刺激改变起始响应 232
6.1.1 强度递增的刺激模式 233
6.1.2 强度递增与变频率相结合的刺激模式 235
6.2 双参数脉冲交替刺激下神经元的非线性分岔响应 238
6.2.1 双间隔交替的A-HFS期间APS幅值的分岔 238
6.2.2 双强度交替的A-HFS期间APS幅值的分岔 245
6.2.3 相似APS序列下的不同神经元状态 246
6.2.4 神经元群体分岔响应的机制分析 248
6.3 恒频刺激序列中插删脉冲引起的神经元响应变化 249
6.3.1 A-HFS期间删除或插入脉冲引起的APS变化 249
6.3.2 O-HFS期间插入脉冲诱发的OPS 253
6.3.3 神经元群体对于高频刺激期间插删脉冲响应的机制分析 256
6.4 随机时变脉冲间隔的刺激作用及其机制 258
6.4.1 随机变频脉冲逆向刺激诱导的神经元群体响应 258
6.4.2 随机变频脉冲顺向刺激诱导的神经元群体响应 270
6.5 本章小结 275
第7章 两种极性电脉冲在高频刺激期间的激活作用 277
7.1 两种极性单相脉冲交替的A-HFS期间各脉冲的激活作用 278
7.1.1 单相负正脉冲交替的A-HFS稳态期正脉冲的作用 278
7.1.2 两种极性脉冲各自激活不同的神经元子群 284
7.1.3 仅正脉冲能够激活原本两种极性脉冲均可激活的神经元 286
7.2 单相负正脉冲交替刺激期间轴突活动的仿真研究 289
7.3 两种极性单相脉冲交替的O-HFS期间下游神经元的响应 295
7.4 本章小结 298
第8章 高频电脉冲刺激抑制神经元的痫样放电 300
8.1 持续的轴突高频刺激对于神经元群体放电的去同步调控 301
8.2 高频刺激抑制4-氨基吡啶诱导的痫样棘波 304
8.3 正弦波刺激抑制4-氨基吡啶诱导的痫样棘波 309
8.4 短时高频刺激抑制印防己毒素诱导的痫样棘波 311
8.5 本章小结 314
第9章 基于轴突的脑神经电刺激调控(总结与展望) 319
9.1 深部脑刺激中轴突的活动具有重要作用 319
9.2 轴突上高频脉冲刺激诱导的间歇性阻滞及其产生的效应 320
9.2.1 轴突阻滞及其效应 320
9.2.2 轴突阻滞状态下刺激的多样化作用 323
9.2.3 有关本书采用的脑神经电刺激研究的实验方法 324
9.3 脑神经电刺激的应用及其前景展望 325
9.3.1 高频刺激的长时效应和闭环刺激 325
9.3.2 深部脑刺激与脑机接口 328
参考文献 329
附录 357
缩略词 362
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