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学习记忆功能的正常工作对人类活动非常重要。随着相关科普推进,此方面的疾病问题日益凸显,引起了人们的关注和重视。目前学习记忆功能异常的相关疾病如创伤性应激障碍、阿尔兹海默症等不仅致病机制不明确,在临床上也没有明确的治疗方式,造成严重的家庭负担和社会负担。因此,探寻能够调控和治疗相关疾病的技术是一项亟待解决的问题,并具有重要意义。现有的电极刺激、磁刺激、光遗传学等神经调控技术对相关问题都有一定局限性和不适用性,电刺激和光遗传方法都需要进行有创手术,而磁刺激空间分辨率差。超声神经调控作为一种新型无创神经调控方式,能够无创、多点刺激且可以刺激到大脑深部核团。本文将此技术应用于学习记忆功能的调控,研究超声神经调控刺激相关脑核团对学习记忆的影响。根据超声神经调控技术的优势,本文从超声波的基本知识和理论出发,自制符合实验需求的超声换能器与对应的用于刺激的准直器,搭建由信号发生器、功率放大器、超声换能器构成的用于超声刺激的超声神经调控系统,并使用超声声束分析仪和三维声场扫描仪对声场分布及参数进行测量。随后以小鼠为实验对象进行超声神经调控的研究。接着本文从对普通C57小鼠进行干预入手。选择了与学习记忆相关神经环路的下游脑核团前额叶皮层(Prefrontal Cortex,PFC)进行超声刺激,确定能够起到调控学习记忆功能的参数。使用脉冲超声波对小鼠(对照组:n=36只,超声组:n=36只)进行单次超声干预实验,并进行与学习记忆相关的行为学测试,包括Freezing条件恐惧实验及Y迷宫实验,Freezing条件恐惧实验中将第二天20次的数据进行分析,Y迷宫实验统计小鼠总进臂次数、进入新开放臂的次数、在新开放臂中的探索时间、连续进入三个臂的次数等数据。实验证明超声神经调控技术能够有效调控小鼠的学习记忆能力;使用超声参数一刺激小鼠前额叶皮层对小鼠的恐惧记忆的消退有促进作用;用超声参数二刺激小鼠前额叶皮层对小鼠的恐惧记忆的消退有抑制作用,超声刺激组小鼠恐惧记忆更加强烈;超声对前额叶皮层的调控作用因参数不同具有双向性。为了在阿尔兹海默症(Alzheimer’s Disease,AD)疾病模型小鼠中验证超声对学习记忆功能的调控作用,对普通C57小鼠进行了前期实验。本部分选择了PFC的上游核团、与AD相关的脑核团海马齿状回(Dentate Gyrus,DG)进行超声刺激。考虑到准直器的安装需要进行有创手术、AD模型鼠需要进行12天的超声刺激及安全性情况,前期实验以及AD模型实验中只对小鼠头顶部进行脱毛并将超声波基频下调。使用超声波对小鼠进行单次急性刺激,并进行了新事物识别测试。实验结果证明超声刺激后的小鼠对新事物的探索表现比假刺激组的小鼠更加强烈,对旧事物具备更好的记忆及辨别能力。接着本文使用超声神经调控技术对AD模型小鼠进行相关研究,沿用C57小鼠的超声参数进行隔天一次超声刺激,并每三天注射一次EdU溶液,在第13天进行小鼠转棒实验、第14天进行Y迷宫实验和旷场实验,最后取脑进行EdU细胞增殖检测。结果:超声神经调控刺激组小鼠的海马区域提高AD小鼠的平衡协调能力、被迫运动能力以及辨别性学习、工作记忆能力;超声神经调控技术的干预没有导致AD小鼠的焦虑情绪增加,没有影响小鼠自主探索、自主运动的能力。海马齿状回及皮层有明显的细胞增殖情况,推测超声神经调控能够提高AD小鼠的学习记忆能力表现的原因可能为超声刺激促进该区域神经元的增殖。综上所述,本研究设计符合实验要求的超声换能器及准直器,搭建了超声神经调控刺激系统。将该系统首先应用于普通小鼠的前额叶皮层、海马齿状回区以及AD模型小鼠的海马DG区,证明了超声神经调控能够有效影响小鼠学习记忆能力,具有双向性,还提出小鼠改善学习记忆的原因可能是其引起了神经元增殖。本实验不仅为超声神经调控的机制提供了新的可能和实验数据,也为治疗学习记忆相关疾病提出新的方法。