试析酪氨酸经颅直流电刺激改善帕金森大鼠行为学症状

摘要：本探讨开发了一种适用于非麻醉状态下SD大鼠的简单有效的tDCS实验案例，并通过Comsol有限元仿真软件，对直流电场进行仿真，证实所施加的电流可以有效的进入皮层。然后通过这种实验案例，验证经颅直流电刺激（tDCS）能够缓解6-羟基多巴胺（6-OHDA）单侧毁损的帕金森大鼠的行为学症状，并且通过运动诱发电位（MEP）的检测来进一步判断tDCS对皮层兴奋性的调节。在数字仿真中，孤立出来的几何模型是以大鼠颅骨到白质的长方体（长6mm，宽10mm，高8mm），电极是直径2mm，高3mm的圆柱体，贴附在颅骨表面。测试电流强度40μA，发现电流密度的最大值出现在脑脊液与硬脑膜接触的中心，最大值为12.74μA/mm2，进入皮层的电流为61.4%。以数字仿真角度证实这种刺激强度和实验策略的有效性。在帕金森大鼠的行为学实验中，本探讨观测了旋转行为，走廊觅食实验，步态实验三种行为学实验。帕金森大鼠被分为20μA刺激组、80μA刺激组，200μA刺激组，tDCS前后帕金森大鼠的潜伏期，转速均发生显著性转变（P0.05）；80μA刺激组和200μA刺激组与检测刺激组之间的转速有着显著差别(P0.05)；但是200μA后该组与80μA刺激组转速无显著性差别（P0.05），由此考虑到便携式设备的低功耗和安全性，推荐刺激强度不超过80μA。在走廊实验，步态实验和MEP实验中，相对于检测手术组，阳极tDCS使刺激组的大鼠偏向受损侧食物的比率下降（P0.001）。而检测手术组大鼠偏向受损同侧的比率与tDCS之前相比并没有显著的转变。对于步态实验，经过30分钟阳极tDCS作用后，刺激组相对于检测手术组比较步态数量有显著性差别（P0.001）。在MEP试验中，在刺激后第5分钟时进行MEP检测，发现被刺激大脑对侧的MEP幅值相对于检测刺激组显著升高（P0.001），而同侧的MEP相对于检测刺激组显著降低（P0.001）。距tDCS结束10分钟后，相对于检测刺激组的MEP幅值仍然有显著差别（损伤前肢，P0.001；健康前肢，P0.001）；等到20分钟时，发现无论是对侧还是同侧均与刺激前相比没有显著差别。由此，tDCS可以有效的改善帕金森大鼠的行为学症状和皮层兴奋性。由此tDCS在缓解帕金森病大鼠行为学症状中有显著作用。关键词：经颅直流电刺激论文帕金森论文行为学论文酪氨酸羟化酶论文运动诱发电位论文

中文摘要3-4

ABSTRACT4-7

1 绪论7-10

1.1 探讨背景7-8

1.2 探讨目的和探讨内容8-10

2 经颅直流电刺激10-12

2.1 tDCS 的探讨背景10-11

2.2 tDCS 作用机理的探讨探讨11

2.3 对刺激方式和刺激参数的选择和安全性11-12

3 帕金森大鼠模型的选择和制备12-14

3.1 帕金森模型的选择12

3.2 6-OHDA 大鼠模型的制备12-14

3.2.1 双点注射12-13

3.2.2 单点注射13-14

4 可用于非麻醉状态大鼠的 tDCS14-17

5 tDCS 的电流密度仿真17-26

5.1 大鼠脑组织内电场分布论述浅析17-18

5.2 有限元法18-19

5.3 大鼠脑组织内电场的有限元浅析法19-21

5.4 COMSOL Multiphysics 的介绍21-26

5.4.1 Comsol 几何模型的建立22-23

5.4.2 Comsol 边界条件的设定:23

5.4.3 Comsol 网格的划分23-24

5.4.4 求解偏微分方程24

5.4.5 后处理及结果的可视化24-26

6 tDCS 及帕金森大鼠行为学的观察26-41

6.1 帕金森大鼠的单侧旋转行为26-29

6.1.1 帕金森大鼠的单侧旋转行为的机理26

6.1.2 帕金森大鼠模型的 tDCS 实验26-27

6.1.3 经颅直流电刺激前后大鼠旋转行为学的变化27-28

6.1.4 刺激前后帕金森大鼠 M1 区的病理观察28-29

6.2 tDCS 对偏侧性走廊实验的探讨29-32

6.2.1 单侧毁损帕金森大鼠走廊实验机理29-30

6.2.2 帕金森大鼠的制备和 tDCS30-31

6.2.3 tDCS 对帕金森大鼠走廊实验的探讨31-32

6.3 tDCS 对帕金森大鼠步态的探讨32-35

6.3.1 单侧毁损帕金森大鼠步态行为的机理32-33

6.3.2 帕金森大鼠模型和 tDCS33-35

6.4 tDCS 对帕金森大鼠 MEP 的影响35-38

6.4.1 运动诱发电位（MEP）的检测35-36

6.4.2 tDCS 对 PD 大鼠 MEP 影响36-38

6.5 酪氨酸羟化酶的免疫组化染色38-41

7 讨论41-45

8 总结与展望45-47

致谢47-48