(5.2.3)-5.2.3 常用检测技术(电生理学技术)

电生理学技术01在体细胞外记录02单纤维记录03肌电图目录04脑电图在体细胞外记录第一章基本概念：细胞外记录是把记录电极放在神经细胞或神经组织的表面或邻近部位，引导与记录有关放电活动。在体细胞外记录有两种记录方法，分别为单个神经细胞电活动记录和脊髓背角广动力神经元--(WDR神经元）记录。实验原理：由于神经细胞或组织发生兴奋性活动时，细胞膜发生短促的去极化，在细胞膜表面与组织的兴奋部位显示负电位，而邻近未发生兴奋的部位依然保持静息膜电位状态，这样在兴奋区与静息区之间形成电位差，可以通过胞外电极、放大器、示波器与计算机等进行引导和记录。这种方法在神经科学领域主要用于检测神经动作电位产生的部位、时间以及放电序列的频率与模式，一般不用于判定动作电位的幅度与波形。胞外金属电极记录到神经元发出的动作电位，不同的神经元发放模式不同这个研究通过WDR神经元的细胞外记录方法，得到图中数据，表明穴位中P物质释放的增加增强了对针尖等有害刺激的机械敏感性。该图详细描述了脊髓WDR神经元活动对皮内P物质注射的反应。A为实验时间表（上）和脊柱背角（下）细胞外记录示意图。B-I为各种干预方法下机械刺激反应的神经元活动。J为正常大鼠生理盐水（盐水）或SP（SP）给药后5分钟、10分钟、30分钟，WDR神经元响应60克VFF刺激的平均发射率。本研究说明在神经源性炎症期间释放的P物质增强了感官传入物对穴位针刺的反应，并触发针灸信号产生针灸效果。参考文献：FanY,KimDH,GwakYS,AhnD,RyuY,ChangS,LeeBH,BillsKB,SteffensenSC,YangCH,KimHY.TheroleofsubstancePinacupuncturesignaltransductionandeffects.BrainBehavImmun.2021Jan;91:683-694.应用实例单纤维记录第二章基本概念：单纤维记录主要是利用金属电极，引导与记录周围神经单纤维的传入放电脉冲，是早期用以判定传入纤维类型及脉冲数与不同感受器活动关系的一项经典技术。实验原理：根据动作电位具有长距离传导性，将记录电极和参考电极放置在神经干上，当动作电位依次传导至两个电极位置时，导致两个位置产生电压差。近年来该技术在神经放电的非线性分析和神经信息传导方式以及慢性痛信号的研究中再次受到重视。参考文献：HuoR,HanSP,LiuFY,ShouXJ,LiuLY,SongTJ,ZhaiFJ,ZhangR,XingGG,HanJS.ResponsesofPrimaryAfferentFiberstoAcupuncture-LikePeripheralStimulationatDifferentFrequencies:CharacterizationbySingle-UnitRecordinginRats.NeurosciBull.2020Aug;36(8):907-918.图1为大鼠体内单纤维记录的实验设置。图2为Aβ和Aδ纤维在各种频率下响应PES的响应比和诱发放电率。应用实例这个研究中的图1和图2通过大鼠的体内单纤维记录，显示了针刺样刺激诱导的Aβ和Aδ纤维中电信号的产生和传输。结论：手动针刺（MAc）和电针（EA）样外周电刺激（PES）之后，原发性传入神经（PANs）中存在高频和低频诱发发射和频率依赖性反应的共存。Aβ和Aδ光纤可以作为过滤器，防止甚高频信号进入中枢神经系统。并且，频率>250赫兹的模拟针刺疗法（EAc）似乎对缓解疼痛而言是无效的。参考文献：HuoR,HanSP,LiuFY,ShouXJ,LiuLY,SongTJ,ZhaiFJ,ZhangR,XingGG,HanJS.ResponsesofPrimaryAfferentFiberstoAcupuncture-LikePeripheralStimulationatDifferentFrequencies:CharacterizationbySingle-UnitRecordinginRats.NeurosciBull.2020Aug;36(8):907-918.应用实例肌电图第三章基本概念：肌电图（electromyography，EMG）指用同心圆针电极（插入肌肉）或表面电极作引导电极，记录的肌肉安静状态下和不同程度随意收缩状态下及周围神经受刺激时各种电活动的一项技术。实验原理：肌纤维与神经细胞一样同属可兴奋细胞，肌肉的收缩活动就是细胞兴奋的动作电位沿着细胞膜传导向细胞深部引起的。在静止状态，梭外肌纤维放松，细胞内的静息电位大约为-80mV。运动神经纤维的动作电位传导至神经肌肉接头处的突触，然后沿肌纤维膜进行传导。EMG测量肌纤维的电兴奋性，将体内肌肉兴奋活动的复合动作电位引导到肌电图仪上，经过适当的滤波和放大，电位变化的振幅、频率和波形可在记录仪上显示，也可在示波器上显示。肌电图应用电子仪器记录肌肉在静止或收缩时的生物电信号，在针灸学领域中常用来检查神经、肌肉兴奋及传导功能等，以此确定周围神经、神经元、神经肌肉接头及肌肉本身的功能状态。本实验研究中风后吞咽困难（PSD），通过肌电图技术进行分析结果显示，PSD组与假PSD组相比，吞咽功能明显受损。参考文献：YuanS,QiuB,LiangY,DengB,XuJ,TangX,WuJ,ZhouS,LiZ,LiH,YeQ,WangL,CuiS,TangC,YiW,YaoL,XuN.RoleofTRPV1inelectroacupuncture-mediatedsignaltotheprimarysensorycortexduringregulationoftheswallowingfunction.CNSNeurosciTher.2024Mar;30(3):e14457.图中(B)为Sham-PSD组和PSD组(B1)对水刺激的肌电反应的跟踪结果。在假PSD组和PSD组（B2）中，对下段肌肉EMG反应的AUC进行了定量评估。研究结论：电针治疗廉泉（CV23）的TRPV1可能在调节局部血液灌注方面发挥关键作用，但不参与将EA信号转移到中枢神经系统（CNS）。这些发现共同表明，TRPV1可能是参与EA治疗机制的重要监管机构之一，以改善PSD中的吞咽功能。应用实例脑电图第四章基本概念：脑电图（electroencephalogram，EEG）是应用电子放大技术将脑部的生物电流放大，通过头皮上两点间的电位差，或头皮与参考电极之间的电位差描记到的脑电波形。实验原理：人们通常所说的EEG特指记录到的大脑皮质的综合电位。EEG产生的原理是由于脑内大量神经元（如皮质III和V锥体神经元）树突排列方向一致，这些神经元兴奋产生的突触后电位在细胞外总和形成EEG。因此，EEG的幅度、频率等特征与脑内群体神经元的细胞结构和环路特征以及细胞外电场密切相关，这也是EEG用于诊断和研究的基础。EEG临床上主要用于癫痫、脑血管和颅内占位性病变的检查。同时EEG作为一种监测大脑神经活动的技术方法，在针刺研究领域应用广泛，对针刺研究中EEG数据的采集、预处理、分析以及穴位刺激和针刺治疗疾病时的EEG变化进行归纳，并阐述与针刺相关的脑电生物反馈疗法。图1

患者分为两组干预：电针干预和假电针干预并进行脑电图记录分析。图2为电针刺激的不同状态下，电极对的功能性连接与上肢运动恢复之间的显著相关性。图3为假电针刺激的状态下，电极对的功能性连接与上肢运动恢复之间的显著相关性。应用实例这项研究通过额叶（PF）网络功能连接的脑电图测量来预测亚急性中风患者的上肢运动恢复。提供了与EA干预相关的脑电图生物标志物，可用于预测亚急性中风患者的上肢运动恢复。调查结果显示：EA刺激影响了与上肢运动恢复相关的频率和半球脑网络，EA刺激增强了PF网络FC的敏感性，以预测上肢运动恢复。首次研究了由EA刺激调制的PF网络FC的脑电图测量作为亚急性中风运动恢复的预后生物标志物的潜力。参考文献：LiM,ZhengS,ZouW,LiH,WangC,PengL.Electroencephalograp