生物医学工程实验技术与方法余雪鸿

1、 研究生课程考核试卷科 目：生物医学工程实验技术与方法 教 师： 侯文生 姓 名： 俞雪鸿 学 号： 20121902010t 专 业： 生物医学电子与信息技术 类 别： 学术 上课时间： 2012 年 12 月 至 2013 年 1 月 考 生 成 绩：卷面成绩平时成绩课程综合成绩阅卷评语： 阅卷教师 (签名) 重庆大学研究生院制“研究生科技创新基金” 项目申报书项目名称：经颅直流电刺激对阿茨海默症的作用效果的研究 申 请 人： 俞雪鸿 所在学院： 生物工程学院 教务处制一、项目意义阿茨海默症（Alzheimer's Disease，AD），又名老年痴呆，是一种由于神经元进行性缺失或

2、变性死亡的神经退行性疾病。据统计世界上将近有1500 万阿茨海默症患者，情景记忆的丧失、认知能力的下降以及感觉运动功能的恶化是患者的主要临床特征。目前这种疾病的成因还无法确定，传统的药物或物理治疗也只能改善延缓症状，还无法彻底根治。这不仅给患者带来了痛苦，同时也增加了家庭和社会的经济负担。经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS）是近年来新兴的电刺激方式。利用电流或电压刺激大脑以调节脑功能的技术由来已久，但是在后续实验中由于参数和受试者的影响，导致实验结果的重复性经历了严峻的考验。Priori等人对tDCS的可行性进行探索，Ni

3、tsche和Paulus的研究相继都证实了微弱的恒定电流可以极化局部皮层区域从而引起皮层兴奋性可逆的改变，调节大脑皮质功能。一直到近几年，tDCS结合了功能磁共振成像（fMRI）、单光子发射断层成像（PET）、脑电信号分析（EEG）等现代医学信号分析技术和成像技术，从而使单纯的电刺激进入到了更可靠的脑组织功能分析和神经生理学的层面，再度使tDCS技术成为了研究热点。2008 年，Ferrucci 等人对10 名AD 患者的颞顶区分别进行阳极tDCS、阴极tDCS 和假刺激，观察患者刺激前后（相距时间间隔约为30 分钟）的认知能力和视觉注意力。结果发现阳极刺激后，患者的认知记忆能力得到明显的改善

4、，阴极刺激后患者的认知记忆能力反而出现下降趋势，假刺激引起显著性的改变。这就为tDCS 在AD 疾病中的应用提供了可能性，虽然目前的关于tDCS在AD应用的研究开展的较少，可查阅到文献不足10篇，但其潜在的应用价值仍值得人们去关注。二、研究内容任务与目标经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS）作为一种新兴的无创脑刺激技术，通过在靶位置施加一定强度的弱电流，极化局部皮层区域，可引起皮层兴奋性可逆的改变，调节大脑皮质功能。目前已有陆续的实验或临床研究证实tDCS对脑卒中、抑郁症、帕金森病等具有潜在的疗效。本项目着重建立动物实验平台

5、，研究tDCS对阿茨海默症（Alzheimer's Disease，AD）病征的改善治疗效果。主要内容：1、 建立AD大鼠模型以模拟AD病人的临床特征。2、 对大鼠进行多参数(极性、刺激强度、时间)的tDCS实验，研究刺激参数对作用效果的影响。3、 tDCS影响可能机制的探索。预期目标：通过上述实验，探究tDCS对AD的治疗效果，以期进一步证实tDCS对AD动物模型无创有效的特点，寻找tDCS对AD症状改善的潜在因素，为后期tDCS装备的改进与临床上的应用提供动物依据。三、研究采取的技术路线3.1系统框架实验动物模型的制作实验设备的采购及制作文献阅读及资料收集tDCS影响可能机制的探索

6、不同刺激参数设置下，tDCS对大鼠模型影响的研究刺激可行性的探索整理材料，进行数据分析，撰写相应的纸质材料3.2 实验方案主要方法：随机、双盲实验设计主要步骤：1、迷宫的设计与制作。2、实验动物的预筛选。3、AD大鼠模型的制作。4、成功动物模型的筛选与分组。5、选择2只AD大鼠模型作为实验对象，对其额叶皮层施加强度为40uA，20min的阳极tDCS，刺激结束后，对大鼠进行迷宫测试，并于刺激前数据进行比较。6、将大鼠随机分为假刺激组、AD阳极tDCS组、AD阴极tDCS组，每组5只。对各组大鼠分别进行假刺激和强度为40uA，20min的阳极或阴极tDCS，并测试其记忆学习能力。7、将大鼠随机分

7、为20uA组，50uA组，80uA组，120uA组，每组5只。对各组大鼠分别进行30min的强度分别为20uA，50uA，80uA和120uA的阳极tDCS，并测试其记忆学习能力。8、将大鼠随机分为10min组，30min组，60min组，90min组，每组5只。对各组大鼠分别进行强度分别为80uA，时间为10min，30min，60min和90min的阳极tDCS，并测试其记忆学习能力。9、tDCS影响可能机制的探索。3.3创新与特色本项目首次将经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS）应用于阿茨海默症（Alzheimer&#

8、39;s Disease，AD）大鼠模型上，并为最终将tDCS应用在AD患者身上提供动物实验基础。从国内来看，本项目申报时尚无tDCS在AD应用的报道，从国际上来看，2008年出现第一篇关于tDCS在AD患者的报道出现后，近些年关于研究tDCS的论文呈现逐年上升的趋势，并成为研究热点。且目前所能检索的相关文献均是关于tDCS在人体身上的实验，在动物平台上的 开展还是个空白。四、已有的基础和支撑条件1、项目成员先前从事过“经颅直流电刺激对帕金森病大鼠模型行为学的研究”的课题的开展，对于tDCS有一定的深入了解，所以对本课题的研究有一定的促进作用。2、本课题研究有着本科生参与学习研究，多名学生参加过多次生理、医学实验，有一定的相关实验操作经验，便于后续大鼠实验的正常进行。3、本课题主要依托实验室拥有与课题相关实验环境及实验仪器均有提供，便于实验的实际进行。五、进度安排时 间进 度 安 排2013.2文献阅读及资料收集2013.3实验设备的采购及制作实验动物模型的制作和刺激可行性的探索2013.6-2013.9对AD大鼠进行tDCS刺激实验，对刺激极性、电流强度、作用时间以及治愈效果等方