DOI: 10.12307/2025.306
经颅磁声电刺激强度对小鼠前额叶皮质网络可塑性的影响
张帅
李子春
徐亦豪
谢晓峰
郭忠圣
赵清扬
省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室,生命科学与健康工程学院,河北工业大学,天津市 300401;天津市生物电工与智能健康重点实验室,生命科学与健康工程学院,河北工业大学,天津市 300401
摘要：背景:经颅磁声电刺激是一种新型无创的神经调控技术,利用超声波与静磁场耦合作用产生的感应电场调节神经系统的放电活动,但其影响大脑突触可塑性的作用机制研究尚浅.
目的:探讨经颅磁声电刺激强度对小鼠前额叶皮质神经网络突触可塑性的影响.
方法:①动物实验:将24只C57小鼠平均且随机分为4组,对照组(接受伪刺激)、刺激6.35 W/cm2组(接受0.3 T、6.35 W/cm2的耦合刺激)、刺激17.36 W/cm2组(接受0.3 T、17.36 W/cm2组的耦合刺激)和刺激56.25 W/cm2组(接受0.3 T、56.25 W/cm2的耦合刺激),记录小鼠执行T迷宫过程中局部场电位信号和行为学正确率.②建模仿真实验:构建经颅磁声电刺激小鼠前额叶皮质神经网络模型,分别比较不同刺激强度下神经网络结构连接特性.
结果与结论:①经颅磁声电刺激能够有效缩短小鼠行为学习时间,工作记忆能力得到改善(P＜0.05),且习得行为后继续刺激小鼠前额叶,各组小鼠T迷宫行为学实验准确度没有明显差异(P＞0.1).分析小鼠前额叶局部场电位信号发现经颅磁声电刺激促进了β节律与γ节律能量增强;而随刺激强度升高,β节律与γ节律出现了非同步性下降;通过β-γ相位幅值耦合发现,刺激增强了神经网络适应新的信息和任务要求的能力变化.②建模仿真发现,刺激使得神经网络放电水平增强,长时程突触权重水平提高而短时程突触权重仅在刺激强度较高时降低.③研究结果表明,不同的刺激强度与神经网络功能结构的影响存在复杂的非线性关系;这种神经调控技术为治疗突触功能障碍和神经网络异常等相关神经疾病方面提供新的可能.
关键词：经颅磁声电刺激工作记忆突触可塑性皮质网络LIF神经元模型
分类号：R496(康复医学)R318(医用一般科学)R446(诊断学)
论文发表日期：2025-02-21
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 1108-1117 )
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