神经电调控-双模信号检测系统与活体大鼠脑深部核团实验验证

摘要：

深脑核团电刺激(DBS)已成为改善帕金森病人运动障碍的有效治疗手段,然而其确切的治疗机制仍然不明.目前,DBS机制探究系统多由电刺激仪器和信号检测仪器两部分构成,多台实验设备的长期开启易产生操作程序复杂、环境噪声增多和资源浪费等问题.本研究建立了一套综合性实验系统,包括将电刺激功能与神经双模信号检测功能集成的神经电调控-双模信号检测仪器和基于微机电加工技术制备的微电极阵列(MEA).在体实验前,对经纳米铂黑和Nafion膜修饰的MEA进行体外标定.实验结果表明,1～50μmol/L多巴胺(DA)溶液与修饰后的电极表面氧化电流值呈良好的线性关系,线性相关系数为0.998.随后,设计并进行了以前脑内侧束为电刺激靶点,纹状体为神经信息检测核团的活体大鼠实验.实验结果表明,纹状体内DA浓度在刺激后迅速上升,最高达2.06μmol/L,约为刺激前水平的1.57倍;神经元动作电位发放率增加,由刺激前的1.17 Hz上升至6.77 Hz;场电位活动增强,功率由刺激前的0.19 mW上升至0.64 mW.本研究设计并制备的神经电调控-双模信号检测系统实现了电刺激与双模信号检测的功能集成,有望为DBS治疗机制的探究提供有效实验工具.

关键词：深脑核团电刺激、微电极阵列、多巴胺、神经电生理信号、神经递质

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资助基金：国家纳米科技重点研发计划2017YFA0205902;国家自然科学基金项目. 61527815, 61601435, 61775216, 61771452;中国科学院前沿科学重点研究项目QYZDJ-SSW-SYS015

在线出版日期：2019-10-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1703-1709