【摘 要】
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重复经颅磁刺激（repetitive Transcranial Magnetic Stimulation,r TMS）技术作为一种无创的神经调控治疗手段,已经被广泛应用在神经功能康复领域。工作记忆是大脑认知功能的基础和神经系统功能的重要指标,目前的研究初步表明高频r TMS对工作记忆功能的改善更为有效,然而不同频率的高频刺激对工作记忆的神经调控机制尚不清楚。本文拟从神经编码活动的角度,利用在体多通
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目（51677053），基于深部经颅磁刺激的局部场电位特征分析及网络调控机制研究；
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重复经颅磁刺激（repetitive Transcranial Magnetic Stimulation,r TMS）技术作为一种无创的神经调控治疗手段,已经被广泛应用在神经功能康复领域。工作记忆是大脑认知功能的基础和神经系统功能的重要指标,目前的研究初步表明高频r TMS对工作记忆功能的改善更为有效,然而不同频率的高频刺激对工作记忆的神经调控机制尚不清楚。本文拟从神经编码活动的角度,利用在体多通道记录技术,研究高频r TMS对大鼠工作记忆行为学能力及前额叶皮层局部场电位（Local field potentials,LFPs）信号和锋电位（spike）信号协同编码工作记忆的影响,主要研究内容包括:1.模型制备与数据采集。首先进行高频r TMS大鼠模型制备及微电极阵列植入手术,将24只大鼠随机均分为四组,分别制备5 Hz、10 Hz和15 Hz r TMS作用组大鼠模型以及空白对照组大鼠模型。然后通过手术将微电极阵列植入各组大鼠的前额叶皮层。各组大鼠在植入电极后均进行T迷宫工作记忆实验,同步采集大鼠前额叶皮层16通道原始神经电信号,并通过滤波等处理获得16通道LFPs信号和spike信号。2.工作记忆行为学对比分析。设计并进行大鼠T迷宫工作记忆行为学实验,统计各组大鼠每天进行T迷宫工作记忆实验的正确率和达到工作记忆行为学正确率标准所用的天数,对比不同组别大鼠行为学结果进行分析,发现高频r TMS作用能减少大鼠达到工作记忆行为学正确率标准所需时间。3.LFPs时频能量分析。基于短时傅里叶变换对LFPs信号进行时频能量分析,对比不同组别大鼠工作记忆中LFPs时频分布和平均能量;结果发现:高频r TMS使大鼠工作记忆中LFPs信号θ和γ频段能量上升。4.θ-γ频段LFPs协同编码分析。基于相位幅值耦合的MI值分析,对比不同组别大鼠工作记忆中LFPs信号θ-γ频段协同编码强度变化。结果发现:高频r TMS使LFPs信号θ-γ频段协同编码强度上升,且在一定程度上r TMS频率越高耦合值越大。5.基于频谱相干的LFPs-spike协同编码分析。基于LFPs-spike动态频谱相干方法,对不同组别大鼠LFPs信号和spike信号协同编码强度进行分析。结果发现:高频r TMS作用能增强大鼠工作记忆过程中前额叶皮层神经元频率编码以及LFPs-spike协同编码,且在一定程度上r TMS频率越高相干值越大。
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