脊髓損傷后的脊髓神經(jīng)傳導(dǎo)范文

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【摘要】目的：研究利用插入式微電極對(duì)家兔脊髓電生理信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定記錄、采集的技術(shù)方法，初步分析描述電信號(hào)的特征。方法：以家兔作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在其脊髓內(nèi)插入多電極，利用神經(jīng)信號(hào)處理系統(tǒng)采集記錄中樞神經(jīng)電信號(hào)，利用相關(guān)軟件初步分析所記錄的神經(jīng)電信號(hào)。結(jié)果：可長(zhǎng)時(shí)間采集記錄到脊髓內(nèi)復(fù)合型中樞神經(jīng)電信號(hào)。結(jié)論：插入式電極在家兔脊髓能穩(wěn)定記錄到中樞神經(jīng)電信號(hào)，為植入式微電極陣列在中樞系統(tǒng)特別是脊髓內(nèi)的長(zhǎng)期植入記錄建立一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】電極脊髓電信號(hào)脊髓損傷家兔

脊髓損傷(spinalcordinjury,SCI)是一種嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)損傷,對(duì)受害者是災(zāi)難性的事故。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，我國(guó)每年大約有5萬(wàn)例患者因各種原因引起的脊髓損傷而致殘。脊髓損傷因損壞了脊髓神經(jīng)傳導(dǎo)束，損傷平面以下仍存活的脊髓神經(jīng)細(xì)胞失去了大腦的神經(jīng)支配，不能進(jìn)行隨意性的活動(dòng)。脊髓損傷后隨意運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)，很大程度上取決于脊髓神經(jīng)傳導(dǎo)束的軸索再生，及其與脊髓前角運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元直接或間接的結(jié)構(gòu)與功能聯(lián)系的重建。

脊髓損傷后的脊髓神經(jīng)傳導(dǎo)束軸突再生與功能重建是世界性的醫(yī)學(xué)難題。臨床對(duì)脊髓損傷的治療，在減輕繼發(fā)性損傷、減少并發(fā)癥的基礎(chǔ)上，采用移植修復(fù)、分子干預(yù)、免疫治療、轉(zhuǎn)基因治療及組織工程修復(fù)等方法促進(jìn)脊髓再生與修復(fù)。目前，這些治療方法存在諸多局限性，效果也不理想。在重建脊髓與大腦的神經(jīng)通路方面，尤其是皮質(zhì)脊髓束的功能重建，雖然實(shí)驗(yàn)研究取得了令人鼓舞的結(jié)果，然而尚沒(méi)有臨床成功應(yīng)用的報(bào)道。隨著微電極技術(shù)的發(fā)展，腦-機(jī)接口技術(shù)（brain-machineinterface,BMI）的研究報(bào)道也日益增多，這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)實(shí)時(shí)采集大腦皮層各區(qū)神經(jīng)元相應(yīng)運(yùn)動(dòng)時(shí)的電生理信號(hào)，經(jīng)分析解碼實(shí)時(shí)控制機(jī)器臂等外接功能裝置實(shí)現(xiàn)部分機(jī)體功能的重建；在脊髓損傷處植入微電極芯片，采集分析大腦皮層發(fā)出的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)，整合處理后輸出到下行通路從而實(shí)現(xiàn)機(jī)體功能的重建是目前研究的熱點(diǎn)方向。本研究在以往成功采集大鼠大腦皮層和脊髓電生理信號(hào)的基礎(chǔ)上探索家兔脊髓電生理信號(hào)的采集記錄方法，分析描述電信號(hào)的特征，從而為植入式微電極陣列的采集記錄方法建立一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，為將來(lái)進(jìn)一步研究脊髓損傷修復(fù)與功能重建提供有價(jià)值的神經(jīng)電生理基礎(chǔ)資料。

1材料和方法

1.1主要儀器128道神經(jīng)信號(hào)處理系統(tǒng)（cerebus-system，美國(guó)），立體定位儀（江灣I型，上海）,多電極（自制），參比電極、接地電極、連接線等。

1.2動(dòng)物手術(shù)及實(shí)驗(yàn)方法2000~2500g家兔（南通大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供），雌雄不拘。動(dòng)物經(jīng)靜脈用烏拉坦（1g/kg）麻醉后固定于立體定位儀，取背正中切口，切除T7~T8處椎板，注意勿傷及硬脊膜，暴露脊髓約1cm長(zhǎng)，用顯微鑷挑開(kāi)硬脊膜，暴露脊髓。正中偏右斜向（75°）插入多電極（插入深度為1.0~1.5mm）。放好參比電極及接地電極后進(jìn)行記錄。

1.3計(jì)算機(jī)信號(hào)處理采用cerbussystem長(zhǎng)時(shí)間記錄電信號(hào)。進(jìn)行有效閾值調(diào)節(jié)，獲取去干擾電信號(hào)，進(jìn)行組合波的純化分離，頻率、幅度、波長(zhǎng)等分析處理。

2結(jié)果

2.1家兔脊髓T7~T8處放電信號(hào)多電極觀察將多電極（含10根微電極）小心地插入脊髓，電信號(hào)經(jīng)cerebussystem采集記錄（采樣頻率30kHz/s，前置放大器放大倍數(shù)5000，高通濾波250Hz，低通濾波7.5kHz，有效閾電位選擇為-120μV）。觀察記錄窗口的掃描波形，適當(dāng)調(diào)整記錄電極的深度，直至記錄窗口出現(xiàn)大于閾電位的放電波形，利用記錄系統(tǒng)軟件提供的色標(biāo),以不同顏色區(qū)分不同記錄波形,將記錄窗口不同的疊加波形分別顯示于各子窗口。實(shí)時(shí)觀察信噪比（signalnoiseratio，SNR）的大小，當(dāng)穩(wěn)定的SNR值＞2.5時(shí)記錄采集放電信號(hào)。可記錄到9道（有一道無(wú)有效信號(hào)）放電信號(hào)波形，經(jīng)cerebus系統(tǒng)軟件分別將9道信號(hào)加以分離顯示，可見(jiàn)多種獨(dú)立的雙向放電波形。其幅值為250±25μV，波長(zhǎng)為1.1±0.1ms。