用膜片箝软件分析神经放电信号

发布：www.liulingling.com　来源：医学杂志

　　摘要: 借助膜片箝微机处理系统的数据采集卡和分析软件(PCLAMP),采集和分析神经放电信号。设置采样参数表和分析参数表中的某些参数,即可用FETCHEX程序采集神经放电信号,然后用FETCHAN程序进行自动分析。用该方法对大鼠延髓腹外侧头端区神经元放电进行了分析,获得满意结果。

　　Analyzing of neural discharge signal with PCLAMP software

　　WANG Min-yan ,YI Xiao-lin ,MENG Yan-jun, FAN Zhen-zhong

　　(Insstitute of Basic Nursing, Hebei Medical University, Shijiazhuang 050017,China)

　　Abstract：By means of data sampling interface and analysis software of PCLAMP microcomputer processing system, Neural discharge signal was sampled and analyzed. Setting some parameters of sampling parameter＇s table and analysis parameter＇s table of FETCHEX,neural discharge signal was Sampled,and analyzed the signal automatically.Using this method ,the neural discharge in rostral ventrolateral medulla in rat was analyzed, the result was satisfactory.

　　Key words：microcomputer;signal analysis;neural discharge

　　在基础医学研究中,常要记录、分析神经放电。传统方法有三种:拍照―人工记数、直方图分析和积分仪积分处理。这些方法均有诸多缺点。拍照―人工记数,不但需要大量胶片,而且人工记数耗费精力,处理时间长。直方图分析仪可一次性绘出直方图,但不能保存原始数据进行再分析。积分仪积分的方法,通常连同基线噪声一起积分对分析结果产生影响。用微机处理神经放电的方法也有报道[1～2],但因采集的数据量小,或因不能保存原始数据,而未达到实用化阶段。膜片箝系统软件(PCLAMP)中FETCHEX部分是为分析细胞膜离子通道的特性而设计,可记录、分析离子通道开放与关闭信号。不但能较长时间采集记录信号,又能保存原始数据,进行不同方式的分析。改变采样参数分析参数表中一些参数,FETCHEX同样能记录、分析神经放电信号。目前膜片箝系统已在国内很多医学院校、科研单位应用,用其开展神经放电分析,可节省经费,又能提高结果的准确性。

　　1 实验仪器

　　本实验采用LX-386SX微型计算机,Lab master 数据采集卡,AB-612G生物电放大器(日本光电),WS-682G光笔描记仪(日本光电)。

　　LX-386X微机是处理系统的核心,用来采集神经放电信号,进行显示、分析。Lab master数据采集卡含有A/D、D/A转换器、定时器及并行输出接口,按细胞离子通道信号记录的方式进行连接。其中A/D转换器分辩率为12位,转换速度为10μs。

　　生物电放大器将神经电信号放大至2 V左右送Lab Master数据采集卡,同时送描记仪记录原始信号,以便与计算机处理结果进行对照。

　　2 实验方法

　　用铂金丝电极输入神经放电信号,经生物电放大器放大后送至数据采集卡。有关动物手术部分可参阅文献[3～5]。这里只介绍微机部分的操作方法。

　　2.1 记录信号

　　用PCLAMP中FETCHEX记录神经放电信号,首先设置采样参数。主要采样参数设置如下:

　　时间间隔(Clock Interval) 决定采样速度。可根据神经放电宽度进行调节,以在屏幕上显示的波形能分清放电个数为宜。本实验时间间隔选50 μs,用C表示。

　　节数Number of 512-sample segments/episode　选4,用F表示。C ×512×F为每个事件episode　的时间,50×512×4=102400 μs,约0.1 s。表1 大鼠注射莫索尼定后神经元放电频率p/s　随时间的变化（略）设置好采样参数后,在FETCHEX主菜单中选Do a trial 进行信号采样,并自动存入磁盘中。

　　2.2 信号分析

　　用FETCHAN对采集数据进行分析,首先设置分析参数。主要分析参数设置如下:

　　模式(Mode),首先选0浏览所采集的放电波形,然后选2进行分析,产生事件列表文件。

　　开始时间(Begin analysis at this time),单位ms,根据需要选择开始分析的起始时间。

　　信号分析时,先装载分析参数表,然后进行参数设置,存盘备用, 再读入要分析的数据文件进行分析。分析开始先设定阈值电平, 单窗口分析时设置基线Level 0和放电脉冲检测阈值Level 1。当信号电平超过阈值Level 1的50%即被认为是一个脉冲,即阈值Level 1设置为有效信号电平的2倍。

　　设置好阈值后,即可进行放电脉冲计数。C(Continue)命令连续计数,S(step)单步,U(undo)回退,用这三个命令进行操作,每隔一定时间记录下屏幕显示的事件数,事件的一半即放电个数。例如要记每秒的放电个数,则需每分析一秒的数据记下事件数增加量即可。

　　3 实验结果及讨论

　　表1是大鼠颈总动脉内注射莫索尼定(小剂量10 μg/kg)后延髓腹外侧头端区(RVLM)神经元自发放电频率随时间的变化值。

　　对以上数据进行配对t检验,P =0.91,无显著差异。可见用PCLAMP软件分析神经放电是一种实用、简单准确、又能消除人为误差的方法。

　　如果神经放电频率较高,数据分析时记录的电平变化次数超出了规定范围(3200次),该情况下应在数据分析时分时记录下放电频率,然后用PCLAMP的PSTAT进行放电频率统计。

　　若分析的数据较短,或放电频率较低的情况下,则可直接用PSTA进行统计分析,也可设置多个窗口,对不同的放电幅值进行分析。

　　　参考文献

　　1，孙文陵,陈进贵,阴雪林,等. NSA-II型生理信号处理系统[J].中国应用生理学杂志,1994,10(1):89-91.

　　2，孙光启,何瑞荣.多单位神经纤维放电自动分析方法[J].中国应用生理学杂志,1989,5(1):77-81.

　　3，Ma,S.Y.and He,R.R. Effect of epicardial application of adenosine on renal sympathetic nerve activity in anesthetized rats[J] .Chinese J.Physiol.Sci.,1996,12(2):117-122.

　　4，孙晓露,王志安, 何瑞荣. 牵拉左心房和夹闭颈总动脉对猫下丘脑前部和后部单位放电的影响[J].生理学报,1991,43(5):433-450.

　　5，Liu, J. L. , Zhang ,W. Y. And Ho, S. Y. Modulatory effects of 1arginine-No pathway on the carotid baroreflex in anesthetized rabbits[J] . Chin J. Physiol . Sci ., 1994, 10(2)：131-138

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