弱激光對神經(jīng)元離子通道的影響及其電流檢測方法.pdf

1、弱激光生物刺激效應(yīng)研究目前仍處于初級階段，其作用機理機制尚不清楚，有待進一步探索。論文利用膜片鉗技術(shù)，從神經(jīng)元興奮性方面探討弱激光生物刺激效應(yīng)。圍繞弱激光對大鼠海馬神經(jīng)元電壓門控鈉、鉀離子通道電流的時間依賴性、電壓依賴性、刺激頻率依賴性、可逆性、作用的劑量效應(yīng)關(guān)系、穩(wěn)態(tài)激活和失活動力學(xué)特征的影響、弱激光誘導(dǎo)神經(jīng)元動作電位及其發(fā)放特征以及離子單通道電流檢測方法等幾個大的方面展開理論和實驗研究。 利用全細胞膜片鉗實驗方法研究弱激光誘

2、導(dǎo)下，神經(jīng)元電壓門控Na+、K+通道特性。結(jié)果顯示：弱激光作用可顯著影響神經(jīng)元離子通道激活電位和通道電流，對INa、IA、IK的作用具有時間依賴性、電壓依賴性和可逆性。弱激光效應(yīng)與激光能量密度相關(guān)，與刺激頻率無關(guān)。激光作用可改變通道穩(wěn)態(tài)激活和失活動力學(xué)特征，使激活和失活曲線顯著移動。結(jié)果表明，弱激光可誘導(dǎo)神經(jīng)元電壓門控離子通道特性改變，提示弱激光生物刺激作用與細胞膜離子通道構(gòu)象及功能有關(guān)。 利用電流鉗實驗方法研究弱激光誘導(dǎo)下，神

3、經(jīng)元動作電位及其發(fā)放特征。結(jié)果顯示：正常海馬神經(jīng)元給予大于閾強度的連續(xù)斜坡電流刺激和脈沖電流刺激，均可誘發(fā)神經(jīng)元動作電位連續(xù)發(fā)放，產(chǎn)生動作電位的數(shù)目在一定范圍內(nèi)隨著刺激強度的增大而增加。弱激光作用使神經(jīng)元靜息膜電位和閾電位降低，動作電位幅度增大，90％復(fù)極化動作電位時程APD90增加，動作電位連續(xù)發(fā)放頻率減慢，且這種作用在停止激光作用后可基本恢復(fù)。結(jié)果表明，弱激光作用可改變神經(jīng)元動作電位及發(fā)放特征，有助于提高神經(jīng)元興奮性和改善傳導(dǎo)功能。

4、 膜片鉗技術(shù)中，由于離子單通道電流的微弱性，信號往往淹沒在背景噪聲中?；贖MM的離子單通道信號恢復(fù)是一種有效去噪方法。針對HMM模式分類能力差以及訓(xùn)練易陷入局部最優(yōu)的缺陷，論文采用基于HMM和RBF網(wǎng)絡(luò)的混合模型，從強噪聲污染的膜片鉗采樣數(shù)據(jù)中恢復(fù)離子單通道電流信號，并把隨機松弛算法引入HMM參數(shù)估計，確保模型訓(xùn)練中參數(shù)收斂到最大似然估計值。仿真實驗和實際膜片鉗采樣數(shù)據(jù)的應(yīng)用顯示了該方法的可行性和有效性。 膜片鉗技術(shù)為