脑电图EEG和大脑皮层的自发电活动

脑电图EEG和大脑皮层的自发电活动【实验目的】了解脑电图的基本构造、原理、操作方法；利用脑电图仪观察人大脑皮层的自发电活动，掌握基本电活动的波形及其意义【实验原理】人体组织细胞总是在自发地不断地产生着很微弱的生物电活动。利用在头皮上安放的电极将脑细胞的电活动引出来并经脑电图机放大后记录在专门的纸上，即得出有一定波形、波幅、频率和位相的图形、曲线，即为脑电图。当脑组织发生病理或功能改变时，这种曲线即发生相应的改变，从而为临床诊断、治病提供依据。大脑皮层的神经细胞在无任何外加的人工刺激的情况下，仍然存在持续不断的节律性电活动。若将引导电极安放在头皮上，由生理记录仪或脑电图机记录出的这种皮层电活动，称为脑电图。根据脑电波形的频率和特点，将其分为α波：频率为8～13Hz，波幅为20～100μv，在枕区最显著。正常成年人安静、清醒及闭目时出现。β波：频率为14～30Hz，波幅为5～20μv，在额叶和顶叶比较显著，当受试者睁眼、思考问题或接受某种刺激时出现。θ波：频率为4～7Hz，波幅为100～150μv，成年人困倦时可出现于枕叶和顶叶，在睡眠或深度麻醉时也可出现。δ波：频率为0.5～3Hz，波幅为20～200μv，成人在清醒状态下不出现δ波，但在睡眠期间、极度疲劳及深度麻醉状态下也可出现。【实验对象和用品】人、记录仪或脑电图机、杯状或盘状吸附引导电极（动物可用针灸针作引导电极）、银片电极、鳄鱼夹、手电筒、导电膏、75％酒精棉球。【实验方法和步骤】1、头皮电极的安放位置及连接方法如何?常规脑电图是指在正常生理条件下和安静舒适状态下按规定的统一方法和时间描记的头皮脑电图。目前临床上应用最多的是国际脑电图学会建议采用的标准电极安放法，其中FP为额极，Z代表中线电极，FZ为额，CZ为中央点，PZ为顶点，O为枕点，T为颞点，A为耳垂电极。上述记录电极的序号通常是用奇数代表左侧，偶数代表右侧。整个头皮及双耳上所安放的电极数为21个。这种安放法特点是：头部电极的位置与大脑皮质的解剖学分区较为一致，电极的排列与头颅大小及形状成比例，在与大脑皮质凸面相对应的头部各主要区域均有电极安放。将电极按照一定的顺序或有目的地组合起来进行描记称为导联，描记脑电图常规应用单极导联和双极导联两种方法。一次描记中至少要有3～4个导联的描记，并有单极导联和双极导联的组合，以便观察异常放电和定位诊断。一般来讲，单极导联对癫痫灶定位较好，而双极导联的波形、波幅失真较少。2、人脑电的记录3、家兔脑电的记录【注意事项】①将头洗干净，不要涂抹油性物质。②脑电图室要安静舒适。③前一天晚上要睡好觉(剥夺睡眠者除外)，临做前要进餐。④操作者态度要和蔼可亲，将要求给病人解释清楚，让病人能充分理解和合作，并严格按操作者的指令去做。⑤安放电极板要轻柔、准确，使之密切置于皮肤上，这是做好脑电图的关键。⑥对于年龄太小或不能合作者，必要时给以水合氯醛口服或灌肠。⑦对有高热惊厥者，最好在症状停止10天后进行脑电图检查。大脑皮层诱发电位【实验目的】以利用脑电图仪，观察给予各种感觉刺激的情况下，人大脑皮层诱发电位活动。【实验原理】凡是对外周感受器、感觉神经、感觉通路或与感觉系统有关的任何结构进行特定的刺激，在中枢神经系统的相应部位引导出的电位变化，都称为诱发电位。由于诱发电位出现在自发电活动背景上，故通常要将动物麻醉，以降低自发电活动，使得能引导出清晰的诱发电位。现在它已经成为研究中枢神经系统功能的常用方法。【实验对象和用品】家兔、哺乳动物手术器械一套、牙钻（或骨钻）、三向推进器、刺激器、前置放大器、示波器、马蹄形兔头固定器或定位（向）仪、刺激保护电极（直径1mm、头端呈球状的银丝），棉花、纱布、骨蜡（或止血海绵）、注射器及针头、37～40℃的液体石蜡和生理盐水、1％氯醛糖和10％氨基甲酸乙酯、1％普鲁卡因、3％γ－氨基丁酸、1％士的宁。【实验方法和步骤】见陈其才《生理学实验》p45～47。【思考题】1、影响脑电图的因素有哪些?影响脑电图的主要因素有年龄、个体差异、意识状态、外界刺激、精神活动、药物影响和脑部疾病等。其中年龄和个体差异与脑生物学特点及遗传心理因素有关。外界剌激与精神活动引起的脑波改变属于脑机能活动的一些生理性变化。药物影响和脑部疾病所产生的脑波变化往往是病理性的，但也可以是一过性和可逆性的。(1)年龄和个体差异脑电图作为客观反映大脑机能状态的一个重要方面，和年龄的关系非常密切。如在小儿，脑电图可以观察到随年龄增加的脑波发展变化。年龄阶段发育水平的年龄差异，因而对内、外界各种因素影响的反应较成人显著，容易出现明显的脑波异常，而且异常的范围也较广泛，但相应的消失也较成人快。在小儿时期异常脑波的出现也与年龄有关。年龄不同，异常波型也不相同，在癫痫时尤其如此。到成年时，脑波逐渐稳定，中年后随着脑机能的逐渐减退，脑波又产生相应的变化。到老年期由于有脑缺血性损害或有脑萎缩存在，大多数也会出现有意义的脑波异常。关于脑波的个体差异多在1岁后出现，并随年龄的增加而逐渐增加，至成人时脑波差异已相当显著。许多研究结果认为脑电图与遗传及心理特征有一定关系，但出生后各种环境因素对大脑和心理性格的形成也有一定的影响。(2)意识状态脑电图能够反映意识觉醒水平的变化，成人若在觉醒状态出现困倦时，脑电图就由α波占优势图形出现振幅降低，并很快转入涟波状态。入睡后脑波变化将进一步明显并与睡眠深度大致平行。在病理状态下，脑电图波形的异常又与病因及程度有关，除大多数表现为广泛性或弥漫性波外，还可见到一些其他的异常波型。临床上常根据这些异常波型来推断意识障碍的病因、程度，还可确定病位。(3)外界刺激与精神活动脑波节律一般易受精神活动的影响，如当被试者将注意力集中在某一事物或做心算时，α节律即被抑制，转为低幅β波，而且精神活动越强烈，α波抑制效应就越明显，外界刺激也可引起同样的变化。这就是为什么在做脑电图时周围环境要安静，受检者要放松、不要思考问题的缘故。(4)体内生理条件的改变临床上诸如缺血缺氧、高血糖、低血糖、体温变化、月经周期的变化、妊娠期、基础代谢等都直接影响脑组织的生化代谢，所以脑波也相应地出现变化。如脑组织酸中毒时，脑血管扩张，脑血流量增加，将引起脑波振幅降低和出现快波化。(5)药物影响在临床上大多数药物对脑机能会产生直接或间接的影响，尤其是那些直接作用于中枢神经系统的药物可引起明显的脑波变化。具体变化与个体差异、药物种类、服药方法、药量等都有很大关系。如口服给药，刚开始和增加药量时会出现脑波变化，有些在停药后的短期内脑波改变仍可持续存在，甚至会出现一种反跳现象而见到脑波增强，这就是临床上治疗癫痫不能突然换药或停药的原因。2、什么叫脑电图伪差，引起伪差的常见因素有哪些?脑电图的伪差又称伪迹或干扰，是指来自脑外的电位活动在脑电图中的反映。伪差的出现常给阅读、分析、判断脑电图造成困难，尤其是某些伪差与痫波很相似，临床上很容易造成误诊，因此正确识别和排除伪差是很重要的。引起伪差的因素很多，表现也多种多样，但归纳起来有来自仪器和人体两个方面，其中来自仪器的伪差有：描记仪的故障，电极接触不良或故障，交流电干扰等。来自人体的伪差有：眼睑及眼球运动、肌肉收缩、心电图、呼吸、哭泣、皮肤出汗、血管搏动等。事件相关电位ERP【实验目的】掌握事件相关电位的原理，NEUROSCAM软件的基本操作过程【实验原理】平均诱发电位：当人的注意力集中在某种感觉信号时，这种感觉刺激引起的脑诱发电位有较明显的变化，由于记录电极离中枢较远，颅骨的电阻很大，记录到的电位信号十分微弱，而且诱发电位掩埋在自发脑电波和其他噪声中，需要用叠加、平均的技术才能显现出来。通过计算机叠加平均的技术观察记录脑诱发电位，所得的结果叫平均诱发电位(averagedevokedpotential)。潜伏期：从刺激呈现到出现波峰之间的时间间隔。平均诱发电位分四种成分：早成分——潜伏期为10ms以内的波，代表接受刺激的感觉器官发出神经冲动并沿神经通路传导的过程；中成分——潜伏期(latentperiod)为10～50ms的波；晚成分——潜伏期为50～500ms的波；慢波动——潜伏期为500ms以上的波。每种成分包括若干个波，根据这些波出现的潜伏期和电变化的方向进行命名。潜伏期在50～150ms左右出现的正向波称P100波，简称P1波；潜伏期在150～250ms左右出现的负向波称N200波，简称N2波；潜伏期在250～500ms左右出现的正向波称P300波，简称P3波。事件相关电位：与某些心理活动过程相关的脑平均诱发电位，称为事件相关电位(event-relatedpotential,ERP)。【实验对象】人【实验器械和用品】NEUROSCAN64导脑电仪及分析软件，电极膏，酒精，棉球【实验步骤】根据《ERP实验教程》所示步骤大鼠海马在空间学习记忆中的作用（Morris水迷宫）【实验目的】通过Morris水迷宫实验了解大鼠海马在空间记忆、工作记忆中的重要作用【实验原理】Morris水迷宫实验是检验大鼠空间工作记忆能力的较为成熟的实验方法，迷宫所在实验室的墙壁是大鼠学习定位平台的显著的空间线索。慢性脑缺血大鼠（即痴呆鼠）找到平台所需的时间（潜伏期）要长于正常鼠。【实验对象】大白鼠【实验器械和用品】Morris水迷宫，10％水合氯醛，大鼠手术器械一套，实验台，注射器，生理盐水【实验方法和步骤】1、制作慢性脑缺血大鼠模型持久性结扎大鼠双侧颈总动脉，制作慢性脑缺血动物模型。在实验前后的过程中，均给予充足的食物和水。但术前12h禁食，4h禁水。大鼠用10％的水合氯醛（350mg/kg）腹腔注射麻醉。颈部皮肤消毒去毛，正中切开，钝性分离双侧颈总动脉，注意避免损伤迷走神经和鞘后方的交感干，以“4”号丝线双重结扎其中28只大鼠的双侧颈总动脉。6周后参与实验。2、Morris水迷宫训练动物在Morris水迷宫中确定一个隐蔽平台的位置。该迷宫包括一个圆形池（直径约120厘米，高60厘米，水深30厘米），有光滑的内壁。池内的液体为牛奶。迷宫所在实验室的墙壁是大鼠学习定位平台的显著的空间线索。游泳时的路径由连接有计算机图像分析系统的摄像头记录下来。隐蔽的平台（直径为9厘米）低于池中液平面2厘米，从水面上观察不到。定位航行试验(Placenavigation)用于测试大鼠空间学习和记忆能力。将大鼠面对池中心轻柔放入池中4个象限中的1个，象限选取的顺序是随机的。如果大鼠不能在60秒钟内找到平台，就迫使它在平台上待20秒钟，每只大鼠的训练间隔为一小时。这样每只鼠每天每个象限训练一次，连续训练5天。记录下每只鼠从每个象限出发至到达平台的时间，即潜伏期（escapelatency）。3、将正常鼠和手术鼠的潜伏期进行比较。记录实验结果。水迷宫装置的示意图实验步骤：1购买小鼠，在实验室饲养一周以适应环境。2一周后进行水迷宫适应测试，按照实验原理中的方法准备水迷宫检测装置，小鼠放入其中进行适应，以呆在平台上10秒钟不再次下水为标准。3迷宫检测，每只小鼠一天检测三次，排除平台所在象限，在其他三个象限的中间贴壁放入小鼠。以小鼠上台10秒钟不再下水认为一次测试的完成。摄下小鼠的游泳过程。4据所摄的录像，用水迷宫检测软件对小鼠的行为进行分析。5据上台时间来判断不同小鼠空间学习记忆能力的差异。思考问题：小鼠为什么每天水迷宫要检测3次？水迷宫检测中有可能出现什么问题？参考文献[1]TrondMyhrer，Neurotransmittersystemsinvolvedinlearningandmemoryintherat:ameta-analysisbasedonstudiesoffourbehavioraltasks.BrainResearchReviews41(2003)268–287补充资料8-armmaze（八臂迷宫）ThemazewaspatternedaftertheonedevelopedbyIwasaki(Iwasakietal.,1996).Itwasconstructedoforganicglassandth