磁场对可兴奋性细胞电生理特性影响的实验方法研究

摘要

20世纪以来，结合膜片钳技术的应用，大量的实验研究表明，重复性经颅磁刺激(rTMS)能够促进或抑制神经元的兴奋性。这些研究多采用的方式是:先利用一个外部的商业化刺激装置对脑片或细胞进行外部暴露，然后，再移入到膜片钳下进行观察电生理特性，这种方式被称为“离线暴露”。目前对于研究细胞磁刺激多采用这种离线方式，但众所周知，细胞的电生理特性时间非常短暂，从刺激结束再到观察势必会引入误差。因此，在磁刺激的同时能够记录细胞的电生理特性是一种更科学的方式，我们将其定义为“在线刺激”。本文首先利用离线暴露的方式对小鼠皮层神经元进行刺激，然后改进现有膜片钳平台，设计一种用于实验研究的膜片钳在线刺激装置，实现磁刺激的同时对于脑片或者细胞的电生理特性进行记录。通过对比相同频率及磁剂量的在线刺激与离线暴露对皮层神经元钠离子通道电流的作用结果，证明了自制在线刺激装置的可行性。并通过实验结果显示，在15Hz的0mT、1mT和2mT在线和离线刺激时，皮层神经元钠离子通道电流的大小随着磁场强度的增强而增大;比较相同磁场强度的在线刺激和离线暴露的结果，我们发现在15Hz、2mT磁场作用的钠电流密度促进程度最显著，并且在线刺激时钠离子通道电流密度比离线刺激时电流密度大。通过对结果的分析可得，在线刺激和离线暴露时，存在有“时间窗”效应。
　　本文设计了一种新的膜片钳在线磁刺激装置，并以皮层神经元钠离子通道为例，通过实验验证了所设计的磁刺激装置的可行性，提出了一种全新的研究方法，为今后探索磁场对生物效应作用机制奠定了理论和实验基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 研究现状

1．3 本文研究的目的

1．4 本文内容安排

第二章 神经元磁刺激基础

2．1 神经元电生理介绍

2．1．1 神经元结构

2．1．2 离子通道

2．1．3 静息电位

2．1．4 动作电位

2．2 神经元磁刺激基础

2．3 膜片钳技术

2．4 本章小结

第三章 磁刺激装置

3．1 离线暴露装置

3．2 在线刺激装置

3．2．1 线圈设计

3．2．2 在线装置设计方案一

3．2．3 线装置设计方案二

3．3 本章小结

第四章 皮层神经元钠离子通道记录

4．1 材料与方法

4．1．1 实验材料

4．1．2 小鼠皮质神经元急性分离

4．1．3 膜片钳记录

4．2 离线暴露对皮层神经元钠离子通道影响

4．3 在线刺激对皮层神经元钠离子通道影响

4．4 本章小结

第五章 在线刺激与离线暴露对比及分析

5．1 钠离子通道电流密度的记录

5．2 在线刺激与离线暴露对比分析

5．3 讨论与结果

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

发表论文情况

致谢