神经信号与电生理学方法(li)
超导技术在生物医学中的应用
超导技术在生物医学中的应用引言超导技术是一种在极低温下材料表现出零电阻和完全磁通排斥的现象，自从发现以来，已经在各个领域取得了巨大的突破。
尤其在生物医学领域，超导技术的应用正在为医学研究和临床治疗带来革命性的变化。
本文将探讨超导技术在生物医学中的应用，包括磁共振成像、超导量子干涉仪、超导电生理学和超导磁控技术等方面。
磁共振成像磁共振成像（MRI）是一种非侵入性的影像学技术，通过利用超导磁体产生的强磁场和射频脉冲，可以获得人体内部的高分辨率图像。
超导磁体在MRI中起到了关键的作用，它能够产生强大的磁场，使得MRI图像具有更高的信噪比和空间分辨率。
同时，超导磁体还能够提供稳定的磁场，使得MRI图像的重复性和可比性更好。
超导量子干涉仪超导量子干涉仪是一种基于超导材料的精密测量仪器，利用超导电流的量子特性进行高精度测量。
在生物医学中，超导量子干涉仪可以用于测量微小的生物电信号，如心电图、脑电图和肌电图等。
相比传统的测量方法，超导量子干涉仪具有更高的灵敏度和分辨率，可以提供更准确的生物电信号。
超导电生理学超导电生理学是一种研究神经活动的技术，利用超导材料的特殊性质，可以记录和操控神经元的电活动。
通过将超导材料与神经组织结合，可以实现对神经元的高精度记录和刺激。
超导电生理学在神经科学研究中有着广泛的应用，可以帮助科学家更好地理解神经系统的功能和疾病机制。
超导磁控技术超导磁控技术是一种利用超导材料产生的强磁场来控制和治疗疾病的技术。
通过将超导磁体放置在患者身体附近，可以产生强大的磁场，用于治疗癌症、神经系统疾病和心血管疾病等。
超导磁控技术具有非侵入性和高效性的特点，可以减少手术风险和恢复时间，为患者提供更好的治疗效果。
结论超导技术在生物医学中的应用正在改变医学研究和临床治疗的方式。
磁共振成像、超导量子干涉仪、超导电生理学和超导磁控技术等方面的进展，为科学家和医生提供了更准确、更精细和更有效的工具。
随着超导技术的不断发展和创新，相信在不久的将来，它将会在生物医学领域发挥更大的作用，为人类的健康和医疗事业做出更大的贡献。
临床视觉电生理学(两篇)
引言概述：临床视觉电生理学是一门研究视觉系统的电生理特征和功能的学科，通过分析和记录视觉系统电生理信号，可以帮助诊断和评估一系列与视觉相关的疾病。
本文是《临床视觉电生理学（二）》的续篇，将进一步深入探讨这一领域的相关内容。
通过解析临床视觉电生理学的理论和技术，以及其在眼科疾病诊断、神经眼科学和视觉神经科学研究中的应用，本文旨在为读者提供更深入的理解和应用视觉电生理学的思路和手段。
正文内容：一、睡眠中的视觉电生理学1.1眼动电位1.2视觉诱发电位二、视觉电生理学在神经眼科学中的应用2.1视网膜功能的评估2.1.1光电的损伤2.1.2视网膜远离需氧基质2.1.3视网膜神经元变性2.2视觉通道的病理改变2.2.1色觉缺陷的电生理特征2.2.2视觉运动通道的障碍2.3视觉大脑皮层异常三、视觉电生理学在眼科疾病诊断中的应用3.1过敏性结膜炎的诊断3.2青光眼的评估3.2.1视觉诱发电位在青光眼诊断中的应用3.2.2视觉诱发电位在青光眼治疗响应预测中的应用3.3角膜病变的诊断和监测3.3.1角膜屈光性改变的电生理评估3.3.2角膜感染的电生理特征四、视觉电生理学在视觉神经科学研究中的应用4.1外伤性脑部损伤中的视觉系统重塑4.2视觉注意和认知控制的电生理基础4.3视觉信息处理的电生理机制五、视觉电生理学技术的发展和未来前景5.1多模态脑电图测量技术的应用展望5.2更高分辨率的电生理信号记录和分析技术5.3基于深度学习的电生理数据分析方法结论：本文全面介绍了临床视觉电生理学，包括睡眠中的视觉电生理学、视觉电生理学在神经眼科学中的应用、视觉电生理学在眼科疾病诊断中的应用、视觉电生理学在视觉神经科学研究中的应用，以及视觉电生理学技术的发展和未来前景。
通过深入探讨这些内容，读者对于临床视觉电生理学的理论和实践应用将有更加深入的了解。
未来，随着技术的不断发展，视觉电生理学将继续引领眼科疾病的诊断和研究，并为我们提供更多关于视觉系统功能和异常的信息。
意识的神经基础大脑中的电信号与化学传递
意识的神经基础大脑中的电信号与化学传递意识的神经基础：大脑中的电信号与化学传递意识是人类思维活动的核心，它包含了我们的认知、情绪和意愿。
然而，意识这一复杂的现象背后隐藏着大脑中的神经信号与化学传递的奥秘。
本文将探讨意识的神经基础，着重分析大脑中的电信号与化学传递对意识的影响。
一、神经元与电信号传递人类大脑包含了数以亿计的神经元，它们是构成神经系统的基本单位。
神经元通过电信号的方式进行信息传递，这种电信号称为神经冲动。
神经冲动是由神经元内外电势的变化引起的，它的传递是通过神经元之间的突触完成的。
在神经元内部，离子通道的开放和关闭控制了电信号的产生和传播。
当神经元兴奋时，钠离子通道打开，钠离子流入细胞使得内外电位差降低，产生膜电位的变化。
如果这个膜电位超过了一个临界值，就会引发神经冲动的传递。
神经冲动在神经纤维上快速传播，达到突触处时会引发化学传递。
二、化学传递与突触间连接突触是神经元之间的连接点，它们被分为化学突触和电突触。
在常见的中枢神经系统中，化学突触是主要的突触类型。
化学传递是通过神经递质的释放来实现的。
当神经冲动到达突触前端时，电信号会引起突触小泡的融合与释放，使得神经递质进入突触间隙。
神经递质是一种特殊的化学物质，它通过扩散到达突触间隙另一侧的神经元上，在该神经元上触发新的电信号。
常见的神经递质包括多巴胺、谷氨酸、γ-氨基丁酸等等，它们在神经元间起到了传递和调节信号的作用。
三、电信号与化学传递的协同作用大脑中的电信号和化学传递彼此紧密联系，形成了复杂的神经网络。
电信号的传递速度非常快，能够迅速将信息传递到远处的神经元。
而化学传递则负责调节这些电信号，包括增强或减弱电信号的传递。
在意识形成中，电信号和化学传递的协同作用至关重要。
例如，某些神经递质的释放可以增强神经元之间的连接强度，加强信号传递的效果，从而增强了与某种感觉或行为相关的意识体验。
另一方面，某些神经递质的抑制作用可以减弱神经元之间的连接强度，起到抑制和调节的作用。
生物医学工程学中的电生理信号处理技术
生物医学工程学中的电生理信号处理技术电生理学是利用电生物学原理和技术对生物体内的电活动进行测量、记录、分析和处理的学科，广泛应用于医学、生理学、神经科学等领域。
电生理信号处理技术是其中的重要分支，对于研究人类生理、病理机制、开发医疗设备以及实现生命科学与工程学的互动都具有重要的意义。
一、电生理信号的类型生物体内的电生理信号主要包括以下几类：心电图、脑电图、肌电图、神经元电位、心脏电生理信号等。
这些信号在幅值、频率、时域、空域等方面都有不同的特点，需要用不同的技术进行处理和分析。
二、电生理信号处理技术1. 信号采集电生理信号采集是最基本的步骤，其质量直接影响后续的信号处理和分析结果。
常用的电生理信号采集设备有放大器、滤波器、模数转换器等。
根据信号类型的不同，可以选择不同的采集设备和采集参数。
2. 信号增益信号增益是指将信号幅度放大到便于观测和分析的程度。
不同的信号需要不同的增益，过大或过小的增益都会影响信号的质量和可读性。
增益的选择需要根据信号幅度、采集设备和后续分析的需要等多种因素综合考虑。
3. 信号滤波信号滤波是指去除信号中的高频或低频成分，以保留感兴趣的频率范围内信号。
常用的滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
滤波器的选择需要考虑信号的特性、信噪比、易失真程度等因素。
4. 信号分析信号分析是基于采集的信号进行数字化处理、变换和解释。
常用的信号分析技术有功率谱分析、小波分析、时频分析、相关分析、频域分析等。
这些技术可以从信号的不同方面进行分析和解释，例如信号的频率特征、时域特征、空间分布等。
三、应用案例电生理信号处理技术广泛用于医学、神经科学、生理学等领域。
以下是一些典型的应用案例：1. 心电图的分析和诊断：通过对心电图的采集、滤波和分析，可以判断心脏的节律性、心肌缺血等病理情况，为医生诊断和治疗提供依据。
2. 脑电图的研究：脑电图可以记录大脑活动状态，是研究大脑认知、情感、疾病等方面的重要手段。
大脑活动的电生理学研究方法
大脑活动的电生理学研究方法大脑活动的电生理学研究方法主要包括脑电图（EEG）、脑磁图（MEG）、脑皮层电图（ECoG）和多单元记录等。
这些方法可以帮助研究者了解大脑在不同状态下的电活动特征，揭示不同脑区之间的相互作用，进而推进对大脑结构和功能的理解。
脑电图（EEG）是一种最常用的电生理学方法，通过在头皮上放置电极来记录大脑的电活动。
EEG可以提供具有较高时间分辨率（毫秒级）的大脑电活动信息。
研究者可以利用EEG来研究大脑在不同任务和刺激条件下的电生理变化，如注意力、认知过程和情绪等。
此外，EEG还可以应用于疾病诊断和脑机接口领域。
脑磁图（MEG）是一种记录大脑磁场的电生理学方法。
MEG可以测量大脑中神经元的磁场活动，提供具有较高时间分辨率和空间分辨率的信息。
与EEG相比，MEG在记录脑活动时更加敏感，并且不受头皮和颅骨的干扰。
因此，MEG能够提供更准确的脑活动信号，为研究大脑结构和功能提供了有力的工具。
脑皮层电图（ECoG）是一种记录大脑皮层电活动的方法。
与EEG相比，ECoG的电极直接放置在大脑皮层上，能够提供更高分辨率的电活动信号。
ECoG广泛应用于癫痫手术前定位、脑机接口和认知神经科学等领域的研究。
由于ECoG信号的高时空分辨率，它在理解大脑的局部电活动和功能连接方面具有独特的优势。
多单元记录是一种记录单个神经元电活动的方法。
通过将微电极放置在大脑区域中，研究者可以记录到不同神经元的电活动。
多单元记录可以提供最高的时空分辨率，可以更详细地了解神经元网络的活动。
多单元记录广泛应用于认知神经科学、运动控制和药物研发等领域。
除了以上几种主要的电生理学方法，还有其他一些相关的技术和方法，如功能磁共振成像（fMRI）、脑干听觉诱发电位（ABR）和视觉诱发电位（VEP）等。
这些方法在研究大脑活动时具有独特的优势和应用价值。
总之，电生理学研究方法在研究大脑结构和功能中起着重要的作用。
通过这些技术和方法，研究者可以了解大脑在不同活动状态下的电活动特征，并进一步探索大脑的组织和功能连接。
康复医学概论15神经电生理评定
②纤颤电位： 纤颤电位为失神经支配下单肌纤维的动作电位 波形可为单相、双相或三相，以双相多见 起始第一相常为正相，随后是一负相，时限范 围在1～5ms左右，波幅一般为20～200μ V 纤颤电位的临床意义：凡下运动神经元损伤、 肌纤维失神经支配均可产生纤颤电位，如前角病 变、神经丛、神经根、周围神经病变等 肌原性病变亦可出现纤颤电位，此时须结合病 史及肌电图其它指标方可作出诊断
2、轻收缩状态时检查
令患者轻微收缩所要检查的肌肉，此时 主要测定运动单位电位的时限、波幅、波 形，通常每块肌肉测定20个电位，这就要 求经常变换电极的位置
3、大力收缩状态时检查
令患者大力收缩所要检查的肌肉，以观 察运动单位电位的数量、波幅及持续放电 能力
（三）正常肌电图
1、插入电位
针电极插入肌肉机械性刺激肌肉纤维，可产生一个电位爆发， 时限平均为465.3±2.73ms 插入电位与神经支配无关，针极移动一旦停止，电位即消失 插入电位的诊断意义不大，在失神经和炎症情况下，插入电
五、诱发电位检查
广义的诱发电位定义为：凡是外加一特 定的刺激，作用于感觉系统或脑与脊髓的 某一部位，在给于刺激或除去刺激时引发 的可测出的任何电位变化 随着电子计算机的应用对诱发电位研究 非常深入，现已普遍应用于临床诊断与实 验室研究
（一）诱发电位的分类
诱发电位有多种分类方法, 为临床实用起 见, 一般将诱发电位分为两大类: 外源性的与感觉或运动功能有关的剌激相 关电位 内源性的与认知功能有关的事件相关电位
1、运动神经传导速度测定原理
如图中分别在A与B点刺激，在肌肉中记录，以 两点之间的距离除以两点刺激的潜伏期之差，即 为两点之间的传导速度
2、电极
记录电极可用两种电极，皮肤表面电极或同 心针电极 接地线可用金属片或金属条，浸以盐水，固 定于刺激电极和记录电极之间 刺激电极为两个相隔2～3cm的特制圆盘，分 别为正负极用于刺激周围神经，正极置神经近 端，负极置于神经远端（靠近记录电极）
晕厥临床鉴别诊断范例ppt
检查。
第四十页，共五十四页。
治 疗 (Zhi)
总原则
延长生存期 减(Jian)少外伤
预防复发
第四十一页，共五十四页。
反射性晕(Yun)厥
物理治疗成为一线治疗：对(Dui)抗性姿势方法 （PCM）、直立倾斜训练
电生理(Li)检查
双束(Shu)支阻滞伴晕厥(近似高度AV阻滞) :右束支阻 滞尤其是伴有晕厥史和希氏束-心室(HV)间期延长 者发生高度AV阻滞的风险较高,增加心房起搏频率 时,出现希氏束或希氏束以下阻滞,高度提示可能发 生AV阻滞,但敏感性很低。
第三十六页，共五十四页。
三磷酸(Suan)腺苷（ATP）实验
脏病、虽有器质性心脏病但已排除(Chu)心源性晕厥者;
②临床提示可能为神经反射性晕厥者;
③鉴别神经反射性和直立性低血压性晕厥; ④评估不明原因反复晕倒者; ⑤评估反复晕厥与精神疾病者;
⑥不建议评估治疗效果;
⑦缺血性心脏病者禁用异丙肾上腺素倾斜试验。
第三十一页，共五十四页。
直立倾斜(Xie)试验
第七页，共五十四页。
血管迷走性晕厥（VVS)
最常见的晕厥类型,情绪异常或直立位诱发,之 前常伴随自主神经激活的表现（大汗、苍白、 恶心）
情境性晕厥 与一(Yi)些特殊情境相关,如排尿、运动后晕厥
第八页，共五十四页。
颈动脉窦性(Xing)晕厥 颈动脉窦按摩（CSM）可确诊
非典型性晕厥
怀疑晕厥由器质性心脏病引起时(Shi)应做超声心动图检 查。
其结果(依据LVEF值)有助于心脏病危险分层,且对
严重主动脉瓣狭窄、心房粘液瘤或血栓、心包压塞、 主动脉夹层、先天性冠状动脉异常引起的晕厥作出 明确诊断。
神经电生理检查技术 PPT
三、视觉诱发电位
视觉诱发电位(visual evoked potentials,VEP) , 也称皮质视觉诱发电位,是视觉刺激在头皮枕部记 录的视觉冲动,经外侧膝状体投射到枕叶距状裂后 部与枕后极的电活动。
1、检查方法
2、波形分析与测量
3、VEP的临床应用
四、运动诱发电位
运动诱发电位(motor evoked potentials,MEP) ,主要用于检查运动系统, 特别是中枢运动神经通路-锥体束的功能, 是诊断中枢运动功能障碍性疾病的一种直 截了当与敏感的方法。
＞50 ＞50 ＞50
＞40 ＞40
波幅 mV
＞4、5
＞4 ＞2、5
＞2、0
＞4、5
感受神经传导正常值(成人)
神经
记录部位
正中神经 食指
尺神经
小指
桡浅神经 手背桡侧
腓肠神经 外踝下
潜伏时 (ms)
≤3、0 ≤2、5 ≤2、5
≤4、5
传导速度 ( m／s)
波幅 mV
＞50
＞15
＞50 ＞50
＞10 ＞10
＞5 ＞45
(六)常见的异常神经传导类型
1、轴索损害 2、髓鞘脱失 3、传导阻滞
三、特别检查
由于常规的神经传导主要是研究相对远端的神经节段,关 于神经近端的功能,需要特别的检查。特别检查包括
(一)F波 (二)H反射 (三)瞬目反射
(一)F波
F波(F response)是神经干在超强刺激下,在肌肉 动作电位M波后出现的一个小的动作电位,它是经 过运动纤维近端的传导又由前角细胞兴奋后返回 的电位。
(五)神经传导测定的正常值范围
1、运动神经传导正常值(成人) 2、感受神经传导正常值(成人)
脑机接口技术的基础知识与原理解析
脑机接口技术的基础知识与原理解析脑机接口技术（Brain-Computer Interface，BCI）是一种使人类大脑与计算机或其他外部设备进行直接沟通交互的技术。
它可以通过解读大脑活动中的电信号，实现将人的意识、思维或运动指令转化为计算机能够理解和执行的指令。
脑机接口技术的发展为医学治疗、人机交互和神经科学研究等领域带来了广阔的应用前景。
脑机接口技术基于对大脑电信号的获取和分析，主要包括信号获取、信号处理和信号解析三个主要环节。
首先是信号获取阶段。
获取大脑活动电信号的方式多种多样，主要包括电生理方法和脑成像方法两大类。
电生理方法主要通过使用脑电图（EEG）和脑震荡图（MMG）等设备记录脑电信号，这种方法具有操作简便、时域分辨率较高的优点，但空间分辨率相对较差。
而脑成像方法包括功能磁共振成像（fMRI）和近红外光谱（NIRS）等技术，它们具有较高的空间分辨率，但相对于电生理方法而言，处理时间较长且成本较高。
其次是信号处理阶段。
大脑信号在采集过程中容易受到噪声的干扰，因此需要进行信号预处理，以确保信号质量。
预处理的方法包括滤波、增强等，常见的滤波方法有低通滤波和带通滤波，这些方法能够去除高频噪声和伪迹等。
在信号处理阶段还需要通过特征提取方法提取有用的特征，常见的特征提取方法有时域特征、频域特征和时频域特征等。
这些特征提取的方法有助于提高信号的可辨识度和可靠性。
最后是信号解析阶段。
信号解析是将预处理后的信号转换成计算机可以理解的形式，通常需要使用模式识别算法和机器学习方法。
这些方法可以通过训练模型来识别不同的脑电模式或者脑电特征，从而实现脑机接口的应用。
例如，可以利用机器学习算法将大脑信号与特定运动或意图进行关联，实现通过意念控制机器人、假肢或电子设备等的操作。
脑机接口技术的原理主要基于大脑皮层中的神经元活动。
当人们进行思维活动或运动时，大脑会产生电信号，这些信号可以通过脑机接口技术获取。
人的意图或运动指令引发大脑皮层内的神经元活动，产生电位变化。
离子通道
⑴记录原理
位下消除，INa和IK可用药理方法消
⑵记录方法(见图)除，剩下的即Ig。
如图:在低钠并含TTX的胞外
溶液中，消除钠电流然后先用 一个去极化方波，再用一个超 极化方波消除线性成分膜电容
电流，得出Ig。
6.3 膜片钳技术
膜片钳技术：用于研究细胞膜，特别是在神经纤维
处于活动状态时通过膜通道离子电流的一种现代电 生理技术。
②钠通道特性
钠通道在膜静息状态时是关闭的， 在去极化时开放最长开放时间能维 持几ms。激活就相当于通道开放， 但失活不仅指通道关闭，而且还包 含失活状态下钠通道即使受到适当 刺激亦不能开放。
激活特点
钠通道和钾通道的离子选择性是相对的原因
总之，阳离子通过钠通道的难易程度，与离
子大小，形成氢键能力及通道微环境的pH等 因素有关。
能通透, 还会抑制其它阳离子通透。
门控电流：电压依赖性离子 通道在电场作用下开启和关闭 的结构像闸门一样，通道的开 关有电荷移动形成的电流。
6.2 门控电流
根据一系列公式推导得出总膜电流：
门控电流
Im=ICm+Ig+INa+IK+IL
门控电流的记录
IL为漏电流，为了记录门控电流Ig 需消除Ig以外各项，ICm可在电压钳
1.不同的离子通道是互相独立的
实验证明:各种离子具有各自独立的通道, 互不影响。 证据: ①可用TTX(河豚毒素)和TEA(四乙胺）分离
钠、钾电流而互不影响； ②钠、钾电流具有不同的动力学； ③用链霉蛋白酶处理神经，对钠通道的失活化
产生影响，而对钾电流无影响。
2.通道是孔洞而不是载体
离子通道是孔洞的证据：
如图：每一个α亚单位由4个重复的同源域(I-IV)组成，每一 个域内有6个跨膜区(S1-S6)，其中4个区(S1,S2,S3和S5)具有高度 的疏水性，而S4则具有双亲性结构，带正电荷，S4中每隔两个 氨基酸就有一个精氨酸或赖氨酸。6个区都有足够的长度形成跨 膜的α螺旋。除了这些跨膜区以外，S5-S6之间的区域可能形成 作为通道衬里的非螺旋发夹结构。
非侵入性脑机接口技术研究及其在神经医学中的应用
非侵入性脑机接口技术研究及其在神经医学中的应用随着科技的不断进步，脑机接口技术已经成为一个备受关注的领域。
在过去的几十年中，非侵入性脑机接口技术的研究取得了巨大的进展，并且在神经医学中展现出了广泛的应用前景。
本文将探讨非侵入性脑机接口技术的研究进展和其在神经医学中的应用。
非侵入性脑机接口技术是一种通过测量和解释大脑活动来实现与外部设备的交互的技术。
与传统的侵入性脑机接口相比，非侵入性脑机接口技术无需进行手术，避免了对大脑的直接干预，使其更加安全和可靠。
这项技术利用传感器或探测器对大脑活动的信号进行记录和解读，然后将其转化为可以被外部设备理解的指令，从而实现人机交互。
目前，非侵入性脑机接口技术主要有两种方法：电生理方法和光学方法。
电生理方法是通过电极阵列或电极帽测量和记录大脑活动，其中最常用的是脑电图（EEG）技术。
脑电图技术通过测量头皮上的电位变化来反映大脑活动，具有时效性高和分辨率低的特点。
而光学方法则利用近红外光谱（NIRS）或功能磁共振成像（fMRI）技术来测量大脑区域的血液氧合水平，进而反映大脑活动的变化。
非侵入性脑机接口技术在神经医学领域中有着广阔的应用前景。
首先，该技术可以被用于脑机接口辅助治疗，帮助失去肢体功能的患者恢复运动能力。
通过解读大脑信号，脑机接口可以将用户的意愿转化为控制外部设备的指令，从而实现肢体的运动。
这项技术对于中风、脊髓损伤和肌萎缩侧索硬化症等疾病的患者来说，意味着重获行动的希望。
其次，非侵入性脑机接口技术还可以在精神病学中有所应用。
例如，通过对大脑活动的记录和分析，可以帮助医生对精神疾病进行诊断和治疗。
研究人员已经发现，脑电图和功能磁共振成像可以提供关于精神疾病的脑区异常活动的信息。
这些信息可以用于辅助精神疾病的诊断和研究治疗方法。
此外，非侵入性脑机接口技术还可以用于脑-机器界面的研究。
脑-机器界面是将脑信号与机器之间的通信联系起来，从而实现大脑与外部设备之间的直接交互。
Part3-2-神经生物物理-离子通道
离子通道在组织间的分布 原位杂交，RT-PCR，免疫组化
离子通道与疾病 及治疗
离子通道药物 结构与功能的关系
离子通道基因突变的检测基因治疗 特异的阻断剂和开放剂等，作用位点 离子通道的异源表达，电生理
通道三维结构
通道蛋白的制备，晶体衍射等
32
离子通道的异源表达方法
H+ channel
称呼：电压依赖性K+ 通道 KV ATP敏感的K+ 通道 KATP 内向整流型K+通道 KIR (Inward rectifier potassium channel)
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§2.3 电压门控的离子通道
一 门控过程：
46
二 闸门电流 (gating current)
是指在外部电场作用下，电压依赖性通道口或其附 近的带电闸门颗粒移动所产生的非对称电流，这些 闸门颗粒决定通道的开闭。目前，与电压依赖性钠 通道、钾通道、 钙通道开放有联系的闸门电流可 测量，并发现某些药物能改变闸门电流，说明其对 闸门机制有影响。
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几种patching方法： attached outside-out inside-out
whole cell
Difference between Patch-clamp and voltage-clamp
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下面请观看一段自动化膜片钳技术实施方法的视频
28
二、离子通道药理学 通道特异性的开放剂和阻断剂
channel 的 Inactivation 状态。
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四 电压门控的离子通道基本的分子结构：
4 subunits (K+ channel) or 4 domain (Na+ channel and Ca 2+ channel) make up each channel Each subunit (domain) contain 6 transmembrane α- helix segments S1-S6
电生理基本技术
电生理基本技术一电刺激。
二生物放大器正确选择，植物性神经冲动幅度多为50-100μV。
不同组织，应采用不同的参数。
如 ECG：振幅0.1-2mV，灵敏度0.5-1mV，时间常数0.1-1.0s，高频滤波1KHz 植物性神经冲动：振幅50-150μV，灵敏度25-100μV，时间常数0.01-0.1s，高频滤波3-5KHz 中枢神经元单位放电振幅100-300μV, 灵敏度50-100μV，时间常数0.01-0.1s，高频滤波5-10KHz三玻璃微电极常用尖端0.5-5μm，向细胞内插入时，需小于0.5μm（细胞直径的1/10~1/100），且尖端的倾斜度应相当缓和，一般微电极可分为金属微电极和玻璃微电极两类。
金属微电极，现多用镀铂钨丝电极（platinum-plated tungsten electrode），在钨丝上镀铂，可极大改善电极的电学特性，噪声可大大降低，加之机械强度大，适合长期体外记录(paré D， Gaudreau H. Projection cells and interneurons of the lateral and basolateral amygdala: distinct firing patterns and differential relation to the thera and delta rhythms in conscious cats. J Neursci, 1996,16(10):3334-3350现要也常用镀银碳纤维电极。
玻璃微电极记录易受机械位移的影响，加之尖端的电解质会漏出或堵塞，不适合半小时以上的长时间记录，玻璃微电极可分单管和多管微电极。
毛坯管在国外多用Pyrex管，国内多用GG-17和95料玻管。
细胞外记录多采用外径1.5-2mm 玻璃，细胞内记录则采用外径1mm细玻管，内外径之比约为2:3或5:6，长6-8cm。
拉制前必须经过清洁处理。
第二章电生理研究方法
功能进行了重要研究
“视皮层的发育和环境的影响”
德国 德国
发明膜片箝技术，首次证实细
胞膜上存在离子通道
《单通道记录》
第一节 常规心肌电生理研究技术
在常规心肌电生理研究中，主要是采用 玻璃微电极插入在体或离体心肌细胞内，记 录心肌细胞的跨膜电活动，并研究各种因素 对其电活动的影响。
一、常用电生理仪器
内尔在实验室进行膜片箝研究工作
1983年10月第一版 《Single-Channel Recording》
封面
电生理获医学诺贝尔奖名单（截止到2002年）
获奖时间 1924 1932 1944 1963
1967 1970 1981 1991
获奖者 埃因托芬 (Einthoven) (1860-1927) 艾德里安 (Adrian) (1889-1977) 谢灵顿 (Sherrington) (1857-1952) 加塞 (Gasser) (1888-1963) 厄兰格 (Erlanger) (1874-1965) 埃克尔斯 (Eccles ) （1903-1997） 霍奇金 (Hodgkin) （1914-1998） 赫克斯利 (Huxley) （1917-） 哈特兰 (Hartline) (1902-1983) 格兰尼特 (Granit) (1900-1991) 卡茨 (Katz) (1911- ) 休伯尔 (Hubel) (1926-) 威塞尔 (Wiesel) (1924-) 内尔 (Neher) (1944-) 萨克曼 (Sakmann) (1942-)
(Biophysical properties of cell membrane)
细胞膜主要由脂质和蛋白质构成。以脂质双分 子层为支架，镶嵌着不同特性的蛋白质颗粒。细胞膜 的电紧张及其扩布规律，膜的极化状态及其形成过程 中等都是细胞膜电缆性质(cable properties)的反映。 (轴浆电阻与膜电阻、膜电容的组合，使电流对膜电 位的影响起着依距离而衰减以及在时间上的延缓作用 ――神经的“电缆”性质)。细胞膜的电缆特性从定 的等效电路及其时间常数和空间常数得到证实。
神经电生理检查技术PPT课件
瞬目反射的测定
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诱发电位
• 诱发电位指在神经系统某特定部位给予适宜 的刺激，导致中枢神经系统在感受内在或外 部刺激过程中产生的电位变化。
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诱发电位常用的检查方法
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将表面电极置于周围 神经干，在感觉传入 通路的不同水平及头 皮相应的投射部位记 录其诱发电反应。
声音刺激单耳或双耳， 然后记录诱发电反应。
主要观察R1波及R2波的 波幅和潜伏时，正常值 R1在13ms以内，左右 侧间差为1.2～1ms；R2 在40ms以内，两侧间差 不超过5ms。
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常见的有：①三叉神经 损害时病侧诱发的所有 成分潜伏时均延长或消 失； ②面神经损害时，任一 侧刺激时损伤侧R1波及 R2波均延长或消失中枢 损害时则可出现多种情 况。
瞬目反射(Blink reflex，BR)
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F波（F response）
检查方法
刺激电极置于神经 某一端点，阴极朝 向记录电极，用表 面电极在相应支配 肌肉处记录，超强 刺激10～20次。
测定及计算 方法
通常观察最短潜伏时 、平均潜伏时、波幅及 出现率和传导速度，正 常情况F波出现率平均 为79％，波幅为M波的 5%～10%，D为刺激 点到棘突的距离，F为F 波潜伏时，M为M波潜 伏时，1ms是冲动在脊 髓前角细胞传导的时间 。
电极功能异常 导线断
裂、单极针电极绝缘不 良、同心针电极尖端的 短路以及电极与皮肤的 接触不良均可引起反馈 或其他噪声。因腐蚀或 氧化所致的电极与前置 放大器的连接不良将会 明显使肌肉电位的振幅 衰减。
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针极肌电图
• 将针电极插入肌肉记录电位变化的一种电 生理检查。
神经电生理.
第十章 神经电生理检查神经电生理检查是神经系统检查的延伸, 范围包含周围神经和中枢神经的检查，其方法包括肌电图(electromyography ，EMG)、神经传导测定、特殊检查、诱发电位(evoked potential ，EP)检查，还包括低频电诊断(low frequency electrodiagnosis)：即直流-感应电诊断(Galvanic-Faradic electrodiagnosis)和强度-时间曲线(intensity-time curve)检查等。
神经电生理检查在诊断及评估神经和肌肉病变时，起着非常关键的作用，同时也是康复评定的重要内容和手段之一。
第一节 概述从神经电生理的角度来看人体内各种信息传递都是通过动作电位传导来实现的。
对于运动神经来说，动作电位的产生是由于刺激了运动神经纤维，冲动又通过神经肌肉接头到达肌肉，从而产生肌肉复合动作电位;对于感觉神经来说，电位是通过刺激感觉神经产生，并且沿着神经干传导；而肌电图分析的是静息状态或随意收缩时骨骼肌的电特征。
一、神经肌肉电生理特性（一）静息跨膜电位细胞膜将细胞外液和细胞内液隔离开，细胞内液钾离子浓度远远高于氯离子和钠离子浓度，胞内液较胞外液含有更多的负电荷，造成膜内外存在一定的电位差，而且细胞内相对细胞外更负，这种电位差即为静息跨膜电位(resting membrane potential)。
人类骨骼肌的静息跨膜电位是-90mV 。
在正常情况下，离子流人和流出量基本相等，维持一种电平衡，而这种平衡的维持，需要有钠钾泵存在，所以静息电位，又称为钾离子的电-化学平衡电位。
（二）动作电位神经系统的各种信息，是通过动作电位传导。
在静息期，钾离子可以自由通过细胞膜，钠离子则不能。
当细胞受到刺激时，细胞膜就进行一次去极化，此时，钠离子通道打开，通透性明显提高，钠离子大量流入细胞内使细胞进一步去极化，当钠离子去极化达到临界水平即阈值时，就会产生一个动作电位(action potential)。
神经信号与电生理学方法(li)
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抗体微量注射
• 基本原理: 抗体抗原中和反应。特异性抗体注射在 某一脑区，可中和神经末梢释出而进入突触间隙的神 经肽，防止其与受体结合。因此，用此方法可解释消 除该神经肽的生理效应的结果，从而推测内源性神经 递质的作用。 • 中枢内直接注射法：包括脑室内注射，通过脑内埋 置慢性套管和脊髓蛛网膜下腔慢性插管进行恒速微量 注射；或脑内核团注射，通过玻璃微电极纪录神经元 活动，附近微量注射。
图 用微电极在猫脊髓运动神经元内记录的突触后电位 :三种不同的阈下刺激； 次刺激引起的峰电位。
图 刺激神经在单根肌纤维的终 板上所诱发的电位 . 正常终板电位和相继发生的肌 肉峰电位；: 箭毒进行性地阻滞 肌反应; 只留下终板电位，神经 肌肉传递被箭毒阻滞了。
电压钳
世纪年代， 首次应用电压钳技术对枪乌贼的标本进行膜电流的测定。 •工作原理：离子流过通道所形成的离子流是形成动作电位的基础。电生理实验以 电流作为刺激源，使可兴奋细胞产生兴奋，然后测定其膜电压以确定离子通道的状 态。但在形成动作电位时所产生的离子流可影响膜电位，而膜电位的变化又会影响 该离子的通透性的变化。因而，须人为地使膜电位在一定时间内维持在一个固定水 平。电压钳技术是通过插入细胞内的一根微电极人为向胞内补充电流，补充的电流 正好等于跨膜流出的反相离子电流（大小相等方向相反）。 •意义 ：）确保膜通透性发生改变时，控制膜电位始终维持在指令电位的水平；） 通过电流检测装置，记录到补充入胞内的注入电流，它相当于离子电流的反相电流。 这样可测定在不同膜电位水平的离子电流，了解膜通道的电导及功能活动。
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正电子发射断层扫描术 ,
脑功能性磁共振成像术
功能性磁共振成像技术检测视皮层的功能活动 未刺激时组织的去氧血红蛋白比例高；. 刺激后组织氧合血红蛋白增高；
. 视觉刺激后脑影像视皮层活动区。
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神经递质功能测定的生理学方法
突触前神经末梢的递质以量子式释放，量很微少。 因此在进行神经递质功能测定时，只能用最小而有效 的剂量模拟神经递质的生理功能。这是与药理学方法 明显的区别。药理学研究可能用很大的剂量，所引起 的效应可能与生理效应不同甚至相反。
图 用微电极在猫脊髓运动神经元内记录的突触后电位 :三种不同的阈下刺激； 次刺激引起的峰电位。
图 刺激神经在单根肌纤维的终 板上所诱发的电位 . 正常终板电位和相继发生的肌 肉峰电位；: 箭毒进行性地阻滞 肌反应; 只留下终板电位，神经 肌肉传递被箭毒阻滞了。
电压钳
世纪年代， 首次应用电压钳技术对枪乌贼的标本进行膜电流的测定。 •工作原理：离子流过通道所形成的离子流是形成动作电位的基础。电生理实验以 电流作为刺激源，使可兴奋细胞产生兴奋，然后测定其膜电压以确定离子通道的状 态。但在形成动作电位时所产生的离子流可影响膜电位，而膜电位的变化又会影响 该离子的通透性的变化。因而，须人为地使膜电位在一定时间内维持在一个固定水 平。电压钳技术是通过插入细胞内的一根微电极人为向胞内补充电流，补充的电流 正好等于跨膜流出的反相离子电流（大小相等方向相反）。 •意义 ：）确保膜通透性发生改变时，控制膜电位始终维持在指令电位的水平；） 通过电流检测装置，记录到补充入胞内的注入电流，它相当于离子电流的反相电流。 这样可测定在不同膜电位水平的离子电流，了解膜通道的电导及功能活动。
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神经元活动的无创伤技术
原理: 应用光学记录技术，把特别研制的荧光染料与细 胞膜结合，在有动作电位发生时，这种燃料的光吸收特 性发生改变。 种类：• 正电子发射断层扫描术（
,） • 磁共振成像术（
噪声，高输入阻抗，高的辨差比。 （）电子刺激器（ ）: 矩形脉冲：刺激强度（幅度: 最大瞬时值，之间，连续
可调）、时间（波宽： ）、频率(波宽和延迟时间之和小于频率的倒数)、 延迟 ；刺激方式：单，连续，双脉冲刺激；同步输出：触发其他需要与刺 激同步的仪器（示波器，微电泳，照相等）一起工作。刺激隔离器（）。 （） 储存和分析电生理实验结果的仪器：
电压钳装置图和电压钳实验记录的膜电流
应用：定量分析刺激与细胞后膜电导的变化。反映 整个细胞膜上所有通道活动的综合结果。 不足：此项技术不能了解单个离子通道的功能活动 状态。另外，牵制的面积大，包含大量的随机开放 和关闭的通道，形成的背景噪音也大，掩盖单一通 道的微弱电流，另外，小神经元插入两个电极不容 易。
膜片钳
• 年由德国 和 发明（ ）。
•工作原理：同电压钳，即在人为设置电压并固定的情况下记录分析离子通道。
膜片钳技术使用玻璃微电极吸管把只含个离子通道、面积为几个的细胞膜通过
负压吸引封接起来。由于电极尖端与细胞膜的高阻封接，在电极尖端下的那片
膜与膜的其他部分从电学上隔离。因此，片膜内通道开放所产生的电流流进玻
膈神经及呼吸相关神经元放电记录
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细胞内纪录
细胞内纪录
由于插入神经元内胞体并记录细 胞内电位的微电极技术的发展，等首 先将微电极插入脊髓运动神经元的胞 体，记录哺乳类动物脊髓的大运动神 经元胞内电位。 •运动神经元的胞体直径 ; •微电极尖端直径 ； •跨膜电位差。
图 枪乌贼星状神经节的突触前纤维表现 的动作电位和在突触后神经元诱发的局 部电位。
微电泳（） 抗体微量注射
微电泳
• 定义：借助微电极通过一定的电流将解离物质电泳到神经元 附近，观察神经递质或其他药物对该神经元的作用。 • 基本原理：外加电流通过含解离物质溶液的微电极时，将微 电极内的解离物质从管尖释放出来。例如微电极接正极，动物 头皮接负极时，带阳离子的物质从微电极中释出。相反，微电 极接负极，头皮接正极时，带负离子的物质从微电极释出。微 电泳时解离物质从微电极释出量，与它通过的电荷量成正比。 因此，通常用微电极的电流强度表示解离物质的释放量。
神经系统的信号传递与电生理学 研究方法
一、神经系统的信号传递 二、电生理学方法介绍
李景新
医学院生理学研究所
一、神经系统的信号传递
. 神经元轴突内神经活动的电变化
) 电信号
)电信号
神经纤维静息电位与动作 电位波形与产生机制
. 神经元神经元间化学性突触传递
. 神经元神经元间化学性突触传递
电记录的技术 () 细胞外记录法记录法记录单个细胞或一群细胞的电活动。 () 微电极细胞内记录法记录膜内外的电位差：静息电位和动作电位。 () 膜片钳记录法记录当膜上单个通道开启或关闭时的电流。
细胞外纪录 ( )
•工作原理：把引导电极安放在神经组织的表面或附近引导神经组织的 电活动。活动部位的神经元去极化，未活动部位极化状态，在容积导 体中两部位电位不同，电流流动，放置在细胞表面的电极会纪录出两 者间的电位差。 •优点：方便，电极不插入细胞。 •特点：细胞外电位的波形因记录细胞的不同部位而异
璃吸管，用一个极为敏感的膜片钳放大器测量此电流强度，即代表单一离子通
道（ , ）的高封接（）, 大大提高了
膜片钳的可靠性和灵敏性，可测量的电流， 的空间分辨力和 时间的分辨力。
•意义：膜上电压依赖型离子通道有开与关两种电导状态。通道膜片钳技术可直
接观察离子通道“开启”和“关闭”。
. 神经元神经元间化学性突触传递
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二、电生理学方法
细胞外纪录 ( ): 细胞内纪录 ( )： 电压钳（ ） 膜片钳（ ） 脑电图 () 诱发电位（ ） 微电泳（） 抗体微量注射 正电子发射断层扫描术 磁共振成像术
常用的主要仪器
（) 阴极射线示波器（）： （）生物电放大器(): 频率相应范围大（通频带从)，有足够高的放大能力，低