飞秒激光刺激诱导星形胶质细胞调控海马神经元同步钙振荡

大量证据表明星形胶质细胞通过钙信号积极参与脑功能. 在星形胶质细胞的功能研究中, 诱导其产生钙信号是一项关键技术. 然而, 传统的刺激方法不能同时满足非接触、无损、高时空精度的要求, 本研究小组提出的飞秒激光刺激星形胶质细胞的方法能够弥补这些不足. 在此基础上, 验证了该方法在海马神经网络水平上研究星形胶质细胞功能的应用. 混合培养的海马神经网络中, 星形胶质细胞被飞秒激光刺激后: (1) 诱导神经元同步钙振荡; (2) 即时性干预神经元自发同步钙振荡; (3) 调制神经元的高频自发同步钙振荡. 因此, 通过演示光诱导的星形胶质细胞钙信号调控海马神经元同步钙振荡, 证明飞秒激光刺激方法能够为星形胶质细胞在神经网络中的功能研究提供强有力的工具.     

长时程光流刺激对猫PMLS区神经元自发活动的影响

采用胞外记录技术, 研究了猫PMLS区神经元在长时程光流刺激(包括平动、径向和旋转3种基本模式)后自发活动的变化. 结果显示, 细胞的视觉诱发反应随刺激时间的延长而下降, 在刺激撤除后, 细胞的自发活动普遍减弱. 通常在非最优方向的适应后, 细胞自发活动的下降程度较最优方向的适应后小. 此差异在平动刺激后尤为显著, 而在径向和旋转运动刺激后相对不明显. 这提示非特异的疲劳机制可能在对平动刺激的适应中起主要作用, 而对复杂光流的适应, 可能需要有较复杂的、具有方向特异性的机制参与. PMLS区可能在对较复杂运动的感知和适应、以及与此相关的运动后效应的产生中起重要作用.     

细胞突起损伤对细胞活性的影响

研究了嗅鞘细胞突起不同位置的飞秒激光手术损伤对细胞活性的影响, 探讨了细胞损伤、修复和死亡的动力学过程. 功率100 μW、切割速度2 μm/s的紧聚焦飞秒激光对小直径的细胞突起切割两次, 观察突起不同位置的损伤对细胞活性的影响; 采用同样参数对大直径的细胞突起切割6次, 观察损伤后细胞的变化. 当细胞突起直径较小时, 无论是突起末端、中部还是根部的损伤都不能使细胞死亡, 损伤的细胞在3 h内恢复了活性; 当突起直径较大时, 多次的飞秒激光损伤导致细胞的胀亡. 通过飞秒激光手术对细胞突起损伤和诱导胀亡的研究, 提出了飞秒激光细胞损伤的多种机制, 探讨了飞秒激光诱发细胞内部钙波的形成、细胞形态学变化和胀亡的动力学. 因此, 飞秒激光手术为建立细胞损伤模型和研究细胞动力学提供了一个非常重要的方法.     

慢性痛的发生机理

神经轴突，特别是外周神经轴突受到损伤后诱恨的疼痛等一系列感觉异常是神经元损伤后自身修复过程中伴随的功能活动代偿表现。轴突损伤区有胞体膜上大量堆积由胞体合成的Ｎａ＾２＋，Ｋ＾＋，Ｃａ＾２＋等离子通道蛋白和受体物质是神经元产生自发电活动及神经元电活动之间产生混线现象的基础。自发的非正常生理编码信息的异位传入电活动诱发痛觉过敏，痛性感觉异常、自发性疼痛及感觉倒错等异常感觉。分别应用合适的通道药物，肾上腺     

皮层体感I区躯体伤害感受神经元与非伤害感受神经元的形态学特征

应用细胞内记录及标记技术，从神经元水平探讨大脑皮层在伤害感受及其调制中的作用．强电脉冲刺激隐神经模拟躯体痛，观察了猫皮层体感Ｉ区 ６５４个伤害感受神经元对刺激隐神经的诱发反应后，对３０个（伤害及非伤害）神经元电泳Ｎｅｕｒｏｂｉｏｔｉｎ进行胞内标记，以显示神经元在皮层内的分布及形态特点．Ｎｅｕｒｏｂｉｏｔｉｎ标记细胞图象三维重建表明，电生理机能不同的伤害感受神经元与非伤害感受神经元在形态特征方面也存在差异（Ｐ＜０．０１）．此结果在细胞水平为阐明皮层体感区在伤害感受性反应中的作用提供了实验资料，进一步从形态学方面为痛觉特异性学说提供了新的补充依据．     

LiCl对大鼠MSCs的动员效应及动员后细胞的分化潜能研究

为探讨LiCl动员间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)的效应及动员后细胞的神经分化潜能. 用LiCl动员大鼠后, 以CFU-F分析其动员效应, 从形态学、表型分子的检测等对动员MSCs鉴定. 用b-巯基乙醇和神经元原代培养上清液诱导动员后MSCs向神经元分化. 结果表明, CFU-F分析显示LiCl可有效动员外周血MSCs, 形态学、表型分子等实验证实动员的细胞为MSCs, 并可被b-巯基乙醇和神经元原代培养上清液诱导, 表达神经元特异标志分子NSE, NF, Nestin和NeuN. 全细胞膜片钳记录到诱导后的MSCs有内向钠电流. 研究表明, 循环MSCs可被LiCl动员, 并在一定的环境下向神经元细胞分化, 这为神经损伤的修复提示了广阔的前景.     

短时程高眼压对猫外膝体细胞感受野特性的影响

为了研究猫外侧膝状体(LGN)细胞多种感受野特性在短时程眼内压升高前后的差异性变化, 采用前房穿刺直接施加眼压的方法, 保持眼内灌注压为30 mmHg(1 mmHg = 1.33322×10² Pa), 胞外记录了猫LGN细胞对同心圆光斑、光环刺激和对高、低空间频率移动光栅刺激的反应. 实验结果表明, 所记录不同类型LGN细胞及感受野不同组分的反应在眼内压升高后都明显下降. 采用同心圆光斑和光环刺激时, Y细胞比X细胞对眼内压升高有更强的耐受性, 细胞的周边反应比中心反应对眼内压升高更敏感, 眼内压升高对细胞的峰发放较平均发放影响小; X细胞对高空间频率移动光栅刺激的反应对眼内压升高更敏感. 上述实验结果提示, 短时程眼内压升高对LGN不同类型细胞和感受野特性的不同影响, 可能反映视网膜上不同结构的缺血影响了相关的神经通路.     

突触形成的最初阶段至突触成熟的电生理学研究

突触发育是神经生物学中的一个重要课题,对发育全过程的了解必定会对了解成熟突触可塑性有重要的启示.胚胎神经肌肉接点是研究这一课题的理想标本.我们曾研究了突触形成的最初阶段,发现突触后膜能诱导突触前膜自发释放神经递质.此工作后来由Haydon等人在神经元间突触标本上重复.我们还证明突触后细胞的高频电活动能促进突触发育,而低频电活动能逆转突触发育.前者逆向信使为一种神经生长因子,后者为一氧化氮.上述工作都强调了突触后膜在发育过程中的能动作用,而不只是被前膜支配的靶标,与前膜具有复杂的双向信息交流,相互识别,相互作用,从而逐步形成特异的突触结构.本文用单通道技术研究了突触形成的全过程,强调了突触后膜能诱导突触前神经元在与后膜接触部位堆积神经递质.     

皮层体感Ⅰ区躯体伤害感受神经元与非伤害感受神经元的形态学特征

应用细胞内记录及标记技术，从神经元水平探讨大脑皮层在伤害感受及其调制中的作用。强电脉冲刺激隐神经模拟躯体痛，观察了猫皮层体感Ⅰ区６５４个伤害受神经元对刺激隐神经的诱发反应后，对３０个（伤害及非伤害）神经元电泳Ｎｅｕｒｏｂｉｏｔｉｎ进行胞内标记，以显示神经元在皮层内的分布及形态特点。Ｎｅｕｒｏｂｉｏｔｉｎ标记细胞图象三维重建表明，电生理机能不同的伤害感受神经元与非伤害感受神经元在形态特征方面也存在着     

石墨烯“隐形眼镜”电极及视网膜电图测量

正视网膜受光刺激后发生光转导过程,各类神经元和神经胶质细胞会产生电活动响应,整体记录这种电信号的动态变化过程就形成了视网膜电图(electroretinogram,ERG).ERG最早是在1865年由瑞典生物学家Holmgren~([1])记录蛙眼的视网膜给光反应时被发现的.经过后续长期的研究,人们对ERG信号各个组分的来源有了深入的认识,并且对测量仪器进行了大幅改进.尤其是在1941年,美国科学家     

飞秒激光诱导周期性表面结构及其应用

近年来,飞秒激光微纳加工技术引起了科学界的广泛关注.飞秒激光脉冲凭借其超短脉宽及超强的瞬时功率,较传统的激光加工有着明显的优势:几乎可以加工任何材料,非接触加工,非热加工,加工精度高,能够加工亚微米级结构和三维复杂结构,加工过程耗能低.飞秒激光加工材料的过程中会产生周期性的表面结构,这些表面结构会对材料的表面性能产生明显的影响,并且在国防、医疗、高端制造等多个领域具有巨大的应用潜力.因此,国内外研究人员对飞秒激光诱导周期性表面结构进行了系统深入的理论研究和实验研究.本文简要阐述了飞秒激光的基本特点及飞秒激光微纳加工的独特优势,对近年来关于飞秒激光诱导周期性表面结构(laser induced periodic surface structure,LIPSS)的理论与实验研究进行了综述,并阐述了这种周期性表面结构对材料表面浸润特性、光学特性以及表面拉曼增强的影响和研究进展,最后对LIPSS未来的研究方向进行了预测和展望.     

脊神经节C型神经元动作电位及其对高镁低钙溶液灌注的反应

电生理学研究表明,脊神经节神经元可分为快传导的A型神经元与慢传导的C型神经元。由于C型神经元胞体小,穿刺与记录均十分困难,迄今尚未见到有关C型神经元及其突触活动的报道。我们和其它实验室主要报道的是胞体较大的A型神经元的有关活动。另一方面,利用高Mg~(2+)低Ca~(2+)溶液对突触传递和钙通道的阻断作用,可成功地研究外周与中枢神经元的突触或接头活动。有鉴于此,在过去成功记录A型神经元的基础上,本工作侧重寻找并记录C型神经元,并观察其对高镁低钙溶液灌注的反应。     

飞秒激光仿生复眼制造进展

复眼系统是自然界中普遍存在的一种视觉成像系统,与单眼相比,它具有体积小、视场角大、景深大以及对快速运动物体灵敏度高等优点.人工仿生的复眼结构在机器人视觉、三维成像、目标跟踪、导航、监测、医学等领域具有极其重要的应用价值.与传统复眼透镜制备技术相比,飞秒激光微纳加工技术在三维制备、高精度加工、可程序化设计等方面具有突出的优势,使得飞秒激光技术成为重要的仿生复眼制备方式.本文总结了飞秒激光加工仿生复眼透镜的最新研究进展,对激光增材和减材两种制备方式分别进行了阐述和分析,对仿生复眼透镜的应用进行了简单的介绍,最后探讨了飞秒激光制备复眼透镜领域存在的一些挑战,并对该领域的未来发展方向进行了展望.     

大脑皮层内脏伤害感受与非伤害感受神经元膜电学特性比较

为了从神经元水平探讨大脑皮层内脏伤害性感受的特性及机制，应用细胞内电位记录技术，研究猫皮层体感区中内脏大神经皮层代表区的８５１个神经元膜电生理特性，将所记录的神经元分为内脏伤害性感受和非伤害感受神经元。     

电信号成功引导移植干细胞定向运动

<正>中美科研人员合作,在生物体内首次成功应用电信号激活和诱导移植干细胞定向运动,迈出了电刺激应用于再生医学研究乃至后期临床工作的重要一步。研究人员将经绿色荧光标记的人神经干细胞移植到老鼠脑内特定区域,通常此区域所有的干细胞都会往嗅球方向移动。而加用了电场刺激之后发现,细胞克服了原来内生的、诱导细胞往嗅球方向运     

基于飞秒掺钛蓝宝石激光器和光子晶体光纤的超高分辨光学相干CT

通过将飞秒激光脉冲耦合到空气石英微结构光纤, 获得了超高纵向分辨率的光学相干CT成像. 利用中心在540 nm、可见光谱范围450~700 nm的超连续光谱, 可以获得高达0.64 µm的自由空间纵向分辨率. 光学相干CT系统灵敏度在样品光功率3 mW时, 可达到108 dB, 仅仅低于理论极限7 dB. 同时展示了亚细胞分辨的光学相干CT的图像, 该高分辨光学相干CT在生物医学应用中有很好的前景.     

伤害性刺激引起大鼠丘脑束旁核痛兴奋神经元和痛抑制神经元的同时电活动

大量的研究资料表明,不同种类动物中枢神经系统各级中枢普遍存在对伤害性刺激发生兴奋反应和抑制反应的两种神经元,这两种神经元不同反应都与痛觉的产生有直接关系。目前有关丘脑束旁核痛兴奋和痛抑制两种神经元的同时电活动、相互关系及其在痛觉感受中所起的作用尚不清楚。本文采用同时记录两个单位放电方法研究束旁核中痛兴奋神经     

临床视觉电生理——破解眼科疾病秘密的金钥匙

视觉信息的传递与处理是通过生物电活动而实现的。当光或图像刺激通过眼内屈光间质投射到机网膜上，光感受器吸收光量子，经过从光能到化学能，再到电能的光电转换过程，神经冲动经过视网膜神经网络与视神经视路，最终将视觉信息传递到大脑枕叶皮层，形成一个完整而清晰的图像。临床视觉电生理作为眼科领域的一门新的分支学科，通过应用无损伤与客观的技术方法来检测人类的视觉功能状态，目前已能确切定位记录从脉络膜视网膜、视神经视路到中枢视皮质各级神经元的生物电表现，在眼底病变的诊断等方面具有特定的临床意义。 一、记录技术与生…     

兴奋性突触活动通过内源大麻受体调节抑制性突触传递

<正>大脑功能的正常行使是建立在其神经环路电活动稳态基础上的.当环路电活动受到扰动时,神经环路其他组件,包括突触信息传递、神经元兴奋性和形态结构等也相应地发生改变,从而重建新稳态或恢复正常活动水平.这种环路活动自我调节机制称之     

培养神经元网络自发放电序列的非线性特征

神经自发放电活动对于神经发育、神经系统基本功能及学习记忆等高级功能的维持具有重要意义. 为了研究神经自发放电序列的动力学特征, 我们利用多电极阵列系统长时间、连续记录了体外培养海马神经元网络的自发活动. 在发育过程中网络的放电模式复杂多变, 峰峰间隔序列中出现分岔现象. 为深入分析其非线性特征, 引入锋电位序列密度函数、非线性预测和替代数据等多种方法分析锋电位序列, 结果显示培养神经元网络的自发放电活动中存在混沌这一重要非线性现象. 该研究结果有助于认识神经系统的动力学特征, 进一步推动人们对神经编码机制的理解.