[發(fā)明專利]LF-EMFs磁刺激與誘發(fā)感應(yīng)電流刺激對突出可塑性LTP調(diào)控效應(yīng)的對比分析方法

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• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112086167A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭羽;夏培;東磊;田磊;田春曉;馬曉旭
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G16H20/30
• 分類號: G16H20/30;G16H10/20;G16H50/70
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明以海馬區(qū)Schaffer?CA1側(cè)枝的突觸可塑性LTP為原型，提出了LF?EMFs磁刺激與誘發(fā)感應(yīng)電流刺激對突出可塑性LTP調(diào)控效應(yīng)的對比分析方法，LF?EMFs磁刺激作為臨床上治療阿爾茲海默病的一種有效手段，其作用機(jī)制未知，而海馬區(qū)Schaffer?CA1通路的突觸可塑性LTP一直被當(dāng)作是研究學(xué)習(xí)與記憶機(jī)制的經(jīng)典模型。本發(fā)明通過計(jì)算LF?EMFs在海馬腦片上引發(fā)的感應(yīng)電流，并對比了LF?EMFs與電流調(diào)控的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)LF?EMFs調(diào)控效果與其產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小呈非線性關(guān)系。本發(fā)明對于揭示LF?EMFs對LTP的調(diào)控效果以及找尋LF?EMFs影響LTP的作用機(jī)制具有重要的指導(dǎo)意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明以海馬區(qū)Schaffer-CA1側(cè)枝的突觸可塑性LTP為原型，提出了LF-EMFs磁刺激與誘發(fā)感應(yīng)電流刺激對突出可塑性LTP調(diào)控效應(yīng)的對比分析方法，對揭示LF-EMFs對LTP的調(diào)控效果以及找尋LF-EMFs影響LTP的作用機(jī)制具有重要的指導(dǎo)意義，本發(fā)明歸屬于生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在過去的幾十年中，陸續(xù)的證據(jù)證明磁場會影響神經(jīng)系統(tǒng)的高級功能，如學(xué)習(xí)和記憶。伴隨著科技的進(jìn)步，電力系統(tǒng)和用電器的普及，人們的生活也就幾乎完全暴露在了磁場中，因?yàn)榻^大部分電力線和用電設(shè)備均有產(chǎn)生低頻電磁場的能力；另一方面，磁場具有良好穿透性，因此可以穿過頭骨無創(chuàng)地治療神經(jīng)疾病，成為治療神經(jīng)疾病的優(yōu)選方式。正是這些原因，使公眾越來越在意磁場對于生物體產(chǎn)生的效應(yīng)，尤其是對于大腦記憶活動和認(rèn)知功能方面帶來的影響。離體海馬腦片成為一種探究磁場對腦部影響的有力工具。自從20世紀(jì)50年代Li和McII對于豚鼠腦片和貓腦片皮層的膜靜息電位的測量拉開了離體腦片電生理研究的序幕。隨著離體海馬腦片的普及，其研究價(jià)值不斷地受到了肯定，Rahman等人認(rèn)為離體大腦切片研究是一種自底向上的研究方法，具有精確控制外界對神經(jīng)元形態(tài)和突觸活動的刺激和闡明錐體神經(jīng)元胞體和軸突末端急性影響的優(yōu)勢。離體海馬腦片的這些特點(diǎn)，使得研究者可以對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行非常精準(zhǔn)地把控。按照不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹苯诱{(diào)整腦片的外部條件，即可直接觀察到調(diào)控之后產(chǎn)生的現(xiàn)象，排除其他因素帶來的干擾。因此離體海馬腦片非常適合用于研究磁場對神經(jīng)記憶功能的影響。

在之前的一些研究中認(rèn)為磁場本身是依靠磁場而無電極，磁場無痛地穿透皮膚和頭骨，通過在穿透處附近感應(yīng)出電流，使腦部特定的區(qū)域興奮或抑制的一種影響腦部活動的外部刺激方式。因此在測量磁場對離體海馬腦片神經(jīng)功能的影響時，其在腦片關(guān)鍵通路上誘發(fā)的電流大小是決定磁場調(diào)控效果的關(guān)鍵因素。因此本文利用電流分流原理以及電壓電阻關(guān)系，通過對海馬腦片的重要通路Schaffer側(cè)枝施加電流后測量誘發(fā)電壓的方式測量出海馬神經(jīng)通路的電導(dǎo)率，結(jié)合法拉第感應(yīng)定律，提出了一種計(jì)算磁場誘發(fā)腦片產(chǎn)生的感生電流值的方法；并使用單純電流刺激與磁場刺激的效果進(jìn)行對比，梳理磁場的調(diào)控效果與電流之間的關(guān)系。本發(fā)明對于揭示LF-EMFs對LTP的調(diào)控效果以及找尋LF-EMFs影響LTP的作用機(jī)制具有重要的指導(dǎo)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了LF-EMFs磁刺激與誘發(fā)感應(yīng)電流刺激對突出可塑性LTP調(diào)控效應(yīng)的對比分析方法，目的是掌握通過計(jì)算LF-EMFs在海馬腦片上引發(fā)的感應(yīng)電流，并對比了LF-EMFs與電流調(diào)控的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)LF-EMFs調(diào)控效果與其產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小呈非線性關(guān)系，由于離體腦片具有靶向性好、調(diào)控劑量容易控制、且受到的干擾因素少等優(yōu)勢，因此本文采用的研究方法提高了磁刺激對學(xué)習(xí)與記憶影響的基礎(chǔ)研究，進(jìn)而揭示其作用機(jī)理并為其在臨床上的應(yīng)用提供必要的客觀依據(jù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

本發(fā)明提出了一種計(jì)算LF-EMFs誘發(fā)腦片感應(yīng)電流的方法，并對比LF-EMFs與直接電流調(diào)控的效果，通過兩者之間的差異分析，判斷LF-EMFs除電流效應(yīng)外，是否存在其他可能影響LTP的效能。通過本分析方法有助于了解低頻低強(qiáng)度短時磁刺激對學(xué)習(xí)與記憶相關(guān)的作用機(jī)制，對臨床上LF-EMFs磁刺激的應(yīng)用提供了一種有效的借鑒方法。

本發(fā)明提出LF-EMFs磁刺激與誘發(fā)感應(yīng)電流刺激對突出可塑性LTP調(diào)控效應(yīng)的對比分析方法。