丙泊酚麻醉影響大鼠工作記憶神經(jīng)編碼機制的研究

丙泊酚麻醉影響大鼠工作記憶神經(jīng)編碼機制的研究研究目的：丙泊酚是臨床手術(shù)常用的麻醉藥物之一,該藥物對手術(shù)后認知功能是否產(chǎn)生負面影響是臨床關(guān)注的重要問題。本論文以大鼠為研究對象,以工作記憶認知功能為切入點,研究靜脈注射臨床關(guān)心的0.9mg/Kg.min丙泊酚在手術(shù)后不同時期大鼠工作記憶行為學特征；以及在工作記憶責任腦區(qū)(前額葉皮層)上兩類不同模態(tài)的神經(jīng)信號——局部場電位(localfieldpotential,LFP)和神經(jīng)元集群動作電位編碼工作記憶事件的模式,研究0.9mg/Kg.min丙泊酚對工作記憶功能的影響。論文的研究為臨床提供了支持。研究方法：1.實驗動物雄性SD大鼠10只,體重300-350g,在Y迷宮中進行工作記憶任務(wù)訓練。2.將實驗大鼠隨機分為兩組,分別記為丙泊酚組(5只)和對照組(5只)。丙泊酚組大鼠按0.9mg/kg-min劑量鼠尾靜脈注射丙泊酚2小時,3.在兩組大鼠前額葉皮層在體植入16通道微電極陣列。4.在術(shù)后每天對兩組大鼠進行工作記憶能力測試,并應(yīng)用Cerebus128通道信號采集系統(tǒng)記錄兩組大鼠在工作記憶過程中前額葉皮層的16通道神經(jīng)電信號。直到丙泊酚組大鼠工作記憶行為達到訓練標準(正確率90%)。5.從16通道原始記錄神經(jīng)電信號中分離LFPs和動作電位(AP)對所記錄的原始神經(jīng)電信號進行低通濾波(0.5-500Hz),得到16通道局部場電位(LocalFieldPotentials,LFPs);原始數(shù)據(jù)經(jīng)高通濾波(500-7.5KHz),再通過閾值檢測獲取spikes,spikes信號經(jīng)過sorting獲得動作電位時空序列。6.兩組大鼠前額葉皮層16通道LFPs對工作記憶事件的編碼(1)LFPs預處理去除16通道LFPs信號中夾雜的工頻干擾與基線漂移,獲取零均值16通道LFPs。(2)LFPs相關(guān)編碼的時空分布取窗口長50ms,從初始時間開始,計算一個窗口中16通道LFPs的相位相關(guān)：應(yīng)用Hilbert變換獲取16通道LFPs的相位；選取平均放電頻率最高的通道作為參考通道；計算其余15通道LFPs對參考通道LFP的相位相關(guān)。取窗口移動步長為12.5ms,移動窗口,分別在每個窗口中計算LFPs的相位相關(guān),獲得16通道LFPs相位相關(guān)編碼的時空分布模式。(3)LFPs復雜度編碼的時空分布選窗口長為200ms,應(yīng)用Lem-ziv復雜度算法,計算一個窗口中LFPs復雜度平均值,窗口移動步長為50ms,獲得LFPs復雜度編碼的時空分布。7.兩組大鼠前額葉皮層神經(jīng)元集群頻率對事件的編碼。選取窗口200ms,移動步長為50ms,逐個計算每個窗口中神經(jīng)元集群的發(fā)放頻率,獲得神經(jīng)元集群頻率編碼的時空分布。8.從大鼠在工作記憶過程中的行為學特征、前額葉皮層LFPs相關(guān)編碼和復雜度編碼以及神經(jīng)元集群頻率編碼,研究靜脈注射0.9mg/kg-min丙泊酚以后不同階段,丙泊酚對工作記憶功能的影響。研究結(jié)果：1靜脈注射0.9mg/kg-min劑量丙泊酚對大鼠工作記憶行為學影響(1)丙泊酚組大鼠在第1、2、3天,工作記憶測試的正確率依次為55±5%、60±5%、70±4.6%,均低于對照組大鼠89±5%、92+4.7%、90±5%(P<0.01)。丙泊酚組大鼠在第4天,工作記憶的正確率為88±5%與對照組93±4%沒有顯著差別(P>0.05)。(2)第1、2天測試中、丙泊酚組大鼠工作記憶正確率沒有差別(P>0.05),第2、3、4天,丙泊酚組大鼠工作記憶任務(wù)執(zhí)行正確率依次提高(P<0.05)。2靜脈注射0.9mg/kg-min丙泊酚對大鼠前額葉皮層LFPs相位相關(guān)編碼的影響(1)第1、2、3天,丙泊酚組大鼠在工作記憶參考點前1秒的LFPs相位相關(guān)平均值分別為0.3149±0.0828,0.2894±0.0924,0.3470±0.0753,在工作記憶參考點后1秒的LFPs相位相關(guān)平均值依次為0.2993±0.0627,0.3203+0.1024,0.3383±0.0865,參考點前后無顯著變化(P>0.05)。第4天,參考點前1秒的LFPs相位相關(guān)平均值為0.1892±0.0429,后1秒為0.4270±0.0692,參考點后相位相關(guān)平均值顯著高于參考點前(p<0.01)。(2)第1、2、3、4天,對照組大鼠在參考點后1秒LFPs的相位相關(guān)平均值分別為0.4791±0.0964、0.4801±0.0831、0.4853±0.0719、0.4361±0.0768,參考點后1秒LFPs的相位相關(guān)平均值分別為0.1687±0.0546、0.1661±0.0379、0.1663±0.0382、0.1739±0.0296,參考點后均高于參考點前(p<0.01)。3靜脈注射0.9mg/kg-min丙泊酚對大鼠前額葉皮層LFPs復雜度編碼的影響(1)第1、2、3天,丙泊酚組大鼠在工作記憶參考點前2秒的LFPs的復雜度平均值分別為0.2419+0.0864,0.2316±0.0817,0.2348±0.0941,在參考點后1秒復雜度平均值分別為0.2261±0.0314,0.2625+0.0843,0.2759±0.0847,在參考點前后無顯著變化(P>0.05)。第4天,參考點后2秒16通道LFPs復雜度平均值分0.3917±0.0785,參考點前為0.2284±0.0634,參考點后的復雜度平均值高于參考點前(p<0.05)。(2)第1、2、3、4天,對照組大鼠在參考點后LFPs的復雜度平均值為0.4437±0.0757、0.4562±0.0639、0.4692±0.0721、0.4823±0.0869,在參考點前LFPs的復雜度平均值為0.2019±0.0362、0.2548±0.0537、0.2219±0.0569、0.2465±0.0529,參考點后均高于參考點前(p<0.05)。4靜脈注射0.9mg/kg-min丙泊酚對大鼠前額葉皮層神經(jīng)元集群頻率編碼的影響神經(jīng)元頻率編碼的時空分布圖顯示：在參考點附近,丙泊酚組在第1、2、3天無明顯集群,第4天有明顯集群。第1、2、3、4天,正常組在參考點附近有明顯集群。研究結(jié)論：本論文研究0.9mg/kg-min劑量丙泊酚對大鼠工作記憶功能的影響,分別從大鼠的工作記憶行為學實驗、前額葉皮層16通道LFPs編碼模式以及神經(jīng)元集群頻率編碼進行研究,結(jié)論如下：1對大鼠工作記憶行為學的影響第1-3天,靜脈注射0.9mg/kg-min丙泊酚降低了大鼠的工作記憶功能；大鼠的工作記憶功能可以隨時間的延續(xù)而得到恢復,到第4天完全恢復到正常水平。2大鼠前額葉皮層16通道LFPs編碼工作記憶事件的影響(1)第1-3天,靜脈注射0.9mg/kg-min丙泊酚影響大鼠LFPs在參考點前后相位相關(guān)編碼模式；第4天,該劑量丙泊酚不再影響LFPs在參考點前后的相位相關(guān)編碼模式。(2)第1-3天,靜脈注射0.9