[發明專利]三種低頻低強度短時磁刺激模式對突觸可塑性LTP調控效應的分析方法

有效

• 申請號: 202010998426.6
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112175938B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 鄭羽;李成雙;東磊;程建豪;田春曉;夏培
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C12N13/00
• 分類號: C12N13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了三種低頻低強度短時磁刺激模式對突觸可塑性LTP調控效應的分析方法，實驗結果表明，三種模式磁刺激均會對突觸可塑性LTP產生一定程度的抑制，其中，連續正弦磁場的抑制效果最為顯著，而另外兩種的抑制效果相對較弱，且隨著時間的增大，三種模式的抑制效果更為明顯。本發明通過Agilent 83712信號源產生正弦信號，通過Master?8可編程刺激器產生脈沖和節律信號，經功率放大器PB717X放大后，產生頻率為15Hz，強度為2mT的低頻低強度磁場信號，對離體海馬腦片實現了10s，20s，40s，60s的短時刺激，并采用多電極陣列記錄到LTP信號，對于探究磁刺激對學習和認知的影響機制提供了依據。

技術領域

本發明以急性分離的SD大鼠海馬區Schaffer-CA1通路為研究對象，揭示了三種低頻低強度短時磁刺激模式對突觸可塑性LTP的調控規律，對臨床上磁刺激模式的選擇具有一定的借鑒意義，本發明歸屬于生物醫學工程等領域。

背景技術

突觸可塑性廣泛存在于生物體中，包括神經中樞系統的發育，大腦的認知以及學習記憶等多種神經活動。越來越多的實驗表明突觸可塑性與學習記憶有著密切的聯系，海馬中的興奮性突觸環路成為研究LTP的重要模型。研究低頻低強度磁刺激對大腦或者活體動物突觸可塑性的影響很重要，因為大量的證據表明極低頻磁場暴露會影響空間學習和記憶，并且與神經退行性疾病相關，包括帕金森(PD)和阿爾茲海默癥(AD)等。另一方面，也有很多神經性疾病產生的特征就表現在突觸可塑性的改變上，涉及到樹突棘的形態變化，和可塑性異常以及信號的傳導等。因此，了解低頻低強度對突觸可塑性的調節作用這種神經生物學機制是非常重要的。在之前的研究中，雖然采用的磁場刺激模式有很多種，如，正弦磁場刺激、脈沖磁場刺激和節律脈沖磁場刺激，其在臨床上或者活體動物上也有一定的療效，但隨著現代科技的進步以及經顱磁技術的不斷廣泛使用，對于一些更深層次的問題需要有更明確的認識，其中不同模式下的低頻低強度短時磁刺激對突觸可塑性影響的調控規律卻未知，同時不同模式下涉及到許多的參數設計，其產生的作用效果也會不同，因此本發明從這個角度提出了三種低頻低強度短期磁刺激模式對突觸可塑性LTP調控影響的分析方法。

對于極低頻脈沖電磁場，始終是電磁生物效應的研究熱點，不同頻率和功率的ELF脈沖磁場，對小鼠進行不同時長的照射，結果發現該磁場可以抑制小鼠骨骼生成白細胞的功能，影響小鼠的學習記憶能力。低頻弱脈沖磁場(LFPMF)對大鼠進行照射，結果發現15Hz的LFPMF可以影響大鼠的行為和腦電圖，使相關神經組織受到損傷。強度分別為0.25T，0.34T和0.64T的脈沖磁場對大鼠進行全身照射，結果發現低頻脈沖磁場對大鼠學習記憶的影響會隨著磁場強度的不同而有所不同，其促進及抑制作用均可能存在“窗口”效應。目前磁刺激對突觸可塑性研究的主要手段包括在活體動物上進行長期的磁刺激暴露實驗和在急性分離的離體海馬腦片進行磁刺激實驗，再通過記錄細胞或者組織的場電位來反映磁刺激對突觸可塑性活動的影響情況，將所有數據進行對比分析，來進一步揭示三種低頻低強度磁場對突觸可塑性的調控影響的差異性。本發明為今后研究更深層次的低頻低強度磁場對學習記憶能力的影響和臨床磁刺激模式的選擇提供一個參考和借鑒。

發明內容

本發明提供了三種低頻低強度短時磁刺激模式對突觸可塑性LTP調控效應的分析方法，目的是掌握不同模式磁刺激對突觸可塑性調控規律的差異性，由于離體腦片具有靶向性好、調控劑量容易控制、且受到的干擾因素少等優勢，因此本文采用的研究方法提高了磁刺激對學習與記憶影響的基礎研究，進而揭示其作用機理并為其在臨床上的應用提供必要的客觀依據。

本發明的技術方案：