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研究目的:焦虑症是常见的情绪障碍类疾病,严重影响患者正常生活并危害身心健康。前额叶皮层是焦虑情绪的责任脑区。研究大鼠焦虑状态下内侧前额叶皮层动作电位的网络连接模式有助于进一步理解焦虑症的发病机制。本论文以正常大鼠在高架十字迷宫焦虑状态的内侧前额叶皮层动作电位为研究对象,基于极大似然估计方法构建动作电位因果网络,定量表征大鼠焦虑状态内侧前额叶皮层动作电位网络连接特性,为研究焦虑状态前额叶皮层脑网络机制提供支持。研究方法1.实验动物为8只10-12周龄的SD大鼠,体重300-350g;2.大鼠内侧前额叶皮层在体植入16通道微电极阵列。利用神经信号采集系统记录大鼠在高架十字迷宫自由探索过程的多通道神经电信号。利用行为学分析软件分析大鼠的运动轨迹。以大鼠从封闭臂走向开放臂10秒过程的神经电信号为研究对象;3.原始神经电信号经过高通滤波(500-7500Hz)、阈值检测得到锋电位(Spike),锋电位经过分类得到动作电位时空序列。选择窗宽500ms,移动步长125ms的移动窗口,依次计算窗口内的神经元群体发放率并对其进行频率编码,定量表征神经元群体电活动;4.应用极大似然估计方法计算动作电位的因果连接值,构建内侧前额叶皮层动作电位因果网络,计算网络连接强度,定量表征大鼠焦虑状态动作电位网络连接特性;5.基于图论理论计算网络特征参数——全局效率,定量表征大鼠焦虑状态动作电位网络的信息传递效率;6.运用配对样本t检验对封闭臂和开放臂的神经元群体发放率、动作电位网络连接强度及网络全局效率进行统计学分析。统计结果均以平均值±标准误表示。研究结果1.大鼠在高架十字迷宫的行为学结果:8只大鼠在高架十字迷宫表现出正常的焦虑水平,进入开放臂的次数为16.5±3.2,占总次数的30.20±3.44%,在开放臂停留时间为160.23±48.22s,占进入各个臂总时间的26.71±4.04%。2.大鼠焦虑状态前额叶皮层神经元群体频率编码:分别获得8只大鼠内侧前额叶皮层12、15、16、15、19、14、18和12个神经元的动作电位。大鼠在封闭臂的平均发放率为3.3895±0.1178,开放臂的平均发放率为2.7462±0.1042,神经元群体发放率在封闭臂和开放臂具有显著性差异(P<0.001)。大鼠从封闭臂走向开放臂的过程中前额叶皮层神经元群体发放率下降。3.大鼠焦虑状态前额叶皮层动作电位因果网络连接强度:大鼠在封闭臂的动作电位平均网络连接强度为0.0173±0.0016,开放臂的平均网络连接强度为0.0104±0.0014,网络连接强度在封闭臂和开放臂具有显著性差异(P<0.01)。大鼠从封闭臂走向开放臂的过程中前额叶皮层动作电位的平均网络连接强度减弱。4.大鼠焦虑状态前额叶皮层动作电位网络全局效率:大鼠在封闭臂的动作电位网络平均全局效率为0.0441±0.0066,开放臂的平均全局效率为0.0348±0.0048,全局效率在封闭臂和开放臂具有显著性差异(P<0.001)。大鼠从封闭臂走向开放臂的过程中前额叶皮层动作电位网络的平均全局效率降低。研究结论 本论文基于正常大鼠在高架十字迷宫焦虑状态动作电位,研究焦虑状态内侧前额叶皮层神经元群体频率编码和动作电位网络连接模式,研究结果表明:1.内侧前额叶皮层神经元群体发放率在封闭臂内较高,在开放臂较低,从封闭臂走向开放臂过程中减弱。提示内侧前额叶皮层神经元群体活动降低与焦虑状态有关;2.内侧前额叶皮层动作电位网络连接强度及全局效率在封闭臂较高,在开放臂内较低,封闭臂走向开放臂过程中连接强度与全局效率减弱。提示内侧前额叶皮层动作电位网络连接强度和信息传输效率减弱与焦虑状态有关。