基于Mean-Hodgkin-Huxley模型的经颅磁声刺激对神经元放电的调控作用研究
2021-10-11韩姗姗郝晓蔚
韩姗姗,郝晓蔚,庞 娜,袁 毅,*
(1. 河北科技大学 图书馆,河北 石家庄 050018;2. 燕山大学 电气工程学院,河北 秦皇岛 066004)
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在脑神经科学的研究和临床科学试验中,物理刺激的治疗技术,包括电刺激、光刺激、磁刺激和超声刺激,发展十分迅速且发挥着极其重要的作用。其中,经颅磁刺激(Transcranial magnetic stimulation,TMS)利用电磁感应产生磁信号穿透颅骨到达靶点进行刺激达到调节控制的效果。在临床治疗中,这种技术经常被用于神经调控治疗神经类疾病[1],如抑郁症、焦虑症、脑卒中、癫痫和帕金森病等。然而,交变磁信号在穿透颅骨时必须遵循拉普拉斯方程,磁场在脑组织中不能够实现毫米级的有效聚焦,从而导致了它的空间分辨率过低 (厘米量级),另外由于磁场的刺激深度仅仅能实现皮层刺激,所以它的穿透深度不够,往往不能到达较深的病灶或需要刺激部位[2]。超声刺激是近年来发展起来的一种新型安全脑神经调控技术,它可以将多束超声波进行聚焦安全地穿透到体内,可以进行深部刺激且空间分辨率高,同时还是无创的。为了弥补经颅磁刺激的不足,研究人员提出了经颅磁声刺激(Transcranial magneto-acoustical stimulation,TMAS)[3]。TMAS是一种将聚焦超声和静磁场进行耦合的神经技术。它作用于神经组织或组织液中会产生刺激电流,该电流对神经元电活动进行直接调节[3-5]。与TMS相比较,TMAS具有更好的空间特异性,它的空间分辨率可以达到2 mm,在可以达到要求的刺激深度的同时做到更好地定位和聚焦刺激。
在神经系统中,电信号经过突触送到各个相关的神经元,这些输入信号影响神经元细胞膜上离子通道的动态特性[6-8]。……
