【摘 要】
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阿尔茨海默症（Alzheimer’s disease,AD）目前尚无治愈方法。脑深部电刺激（Deep brain stimulation,DBS）通过在脑内特定部位植入刺激电极,产生外加电场来调节病理性神经活动,是AD治疗的研究热点。内嗅皮层（Entorhinal cortex,EC）在AD中最早受损,是最有研究价值的刺激靶点之一。电刺激内嗅皮层的治疗机制需要通过动物实验进行研究,但研究过程中很少
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阿尔茨海默症（Alzheimer’s disease,AD）目前尚无治愈方法。脑深部电刺激（Deep brain stimulation,DBS）通过在脑内特定部位植入刺激电极,产生外加电场来调节病理性神经活动,是AD治疗的研究热点。内嗅皮层（Entorhinal cortex,EC）在AD中最早受损,是最有研究价值的刺激靶点之一。电刺激内嗅皮层的治疗机制需要通过动物实验进行研究,但研究过程中很少考虑不同刺激参数对治疗效果的影响。为了优化动物实验中刺激参数的选择,本研究建立电刺激小鼠内嗅皮层的有限元电场模型和内嗅皮层神经元模型,研究不同刺激条件下神经元对电场的响应情况。详细内容包括以下三方面:一、使用COMSOL Multiphysics有限元软件对刺激电极在小鼠内嗅皮层中产生的电场分布进行建模仿真;二、使用NEURON软件为内嗅皮层中兴奋性高的锥体神经元建立模型,并将电场仿真结果作为神经元模型胞外刺激的输入;三、研究刺激参数和电极-神经元相对位置对静息神经元兴奋阈值的影响,并分析不同刺激参数对放电状态神经元响应频率的影响。仿真结果表明:对于静息状态的锥体神经元,增加刺激脉宽能减小锥体神经元的激活阈值。考虑到刺激安全性,刺激脉宽在60-100μs范围内刺激效率更高。对于放电状态的神经元,低于激活阈值的电刺激仍能改变神经元放电频率。神经元的响应阈值主要取决于刺激强度和刺激脉宽,响应频率更多地受刺激频率的影响。针对本文研究所用的双极同心电极,较高的刺激强度有可能激活轴突靠近阳极的深层神经元。本文的研究结果为EC-DBS小鼠实验中合理选择刺激参数以及提高刺激靶向性提供一定的指导。
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