《大腦深部電刺激的神經網路作用機制研究》是依託浙江大學，由封洲燕擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大腦深部電刺激的神經網路作用機制研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：封洲燕
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大腦深部電刺激（DBS）在神經系統疾病的控制和治療中的套用正在不斷發展，已成為神經工程和生物醫學工程領域倍受關注的研究熱點。但是，對於DBS的作用機理仍然不太清楚，存在著亟待解決的幾大問題：DBS對於神經細胞和組織究竟是抑制還是興奮？其在大腦中的傳播和作用範圍如何？不同刺激參數和模式會產生怎樣的非線性動態效應？由於大腦神經細胞之間通過突觸連線構成複雜的神經網路，必須從神經網路的角度研究上述問題，才能深入揭示DBS的機制。本項目將套用先進的微電極陣列檢測技術，建立在體大腦局部神經網路和較大範圍的長距離傳導的神經網路，研究正常和異常腦組織神經元在不同參數電刺激作用下的動態回響過程，以及電刺激效應的擴散和傳播，並且，建立數學仿真模型，綜合分析DBS的作用機制。本項目的研究結果將對於開發新的臨床DBS治療方案，促進其推廣套用，具有重要的意義。
結題摘要
大腦深部電刺激（Deep brain stimulations，DBS）已經成為治療各種大腦疾病的研究熱點，包括帕金森氏症、癲癇、頭痛、上癮、腦卒中和抑鬱症等。但是，DBS的作用機制仍然不清楚。本項目利用先進的微電極陣列檢測技術，研究了大鼠海馬區神經元及其網路對於各種電刺激作用的不同反應，揭示了其中的重要機制。主要研究結果有：（1）海馬區高頻電刺激對於神經軸突具有阻斷作用。當海馬CA1區神經元不回響正向或者反向高頻電刺激的興奮性輸入時，它們的胞體其實仍然保持興奮性。因此，軸突上的高頻刺激可以引起軸突傳導功能的暫時性斷開，這種在治療靶點之間形成的暫時且可逆的神經阻滯對於開發高頻電刺激在治療大腦疾病上的臨床新套用將具有重要的意義。（2）神經元對於單相和雙相高頻電刺激具有不同的回響，100 Hz以上長時間高頻電刺激會誘發擴散性抑制活動，對大腦組織有較大損害。（3）電刺激對於海馬區錐體神經元和中間神經元具有不同的抑制作用。正向刺激對於錐體神經元和中間神經元的抑制時間都遠大於反向刺激。在兩種神經元之間比較，正向刺激對於中間神經元的抑制時間較長，而反向刺激對於錐體神經元的抑制時間較長。（4）癇樣活動期間海馬CA1區主神經元不回響興奮性突觸的刺激輸入。這表明在癲癇發作的不同階段電刺激可能會產生不同的抗癲癇效果，從而為大腦深部電刺激控制癲癇發作的臨床套用提供依據。（5）設計了一種閉環式神經電刺激系統用於研究場電位不同相位上實施電刺激的作用效果。這些研究成果對於電刺激在臨床上的安全套用具有重要的指導意義，也為開發DBS治療大腦疾病的新方法提供了重要的理論依據。
