一種波形、幅度可調(diào)的大鼠開(kāi)顱運(yùn)動(dòng)皮層電刺激觀察方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于腦外科的大鼠開(kāi)顱運(yùn)動(dòng)皮層電刺激實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是涉及一種波形、幅度可調(diào)的大鼠開(kāi)顱運(yùn)動(dòng)皮層電刺激觀察方法。
【背景技術(shù)】
[0002]觀察大腦皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)的機(jī)能定位現(xiàn)象、了解皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)對(duì)軀體運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)作用。大腦皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)是調(diào)節(jié)軀體運(yùn)動(dòng)機(jī)能的高級(jí)中樞，它通過(guò)錐體系和錐體外系下行通路，控制腦干和脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的活動(dòng)，從而控制肌肉運(yùn)動(dòng)。電刺激皮層后發(fā)生相應(yīng)的效應(yīng)，稱(chēng)為皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)機(jī)能定位或運(yùn)動(dòng)的軀體定位結(jié)構(gòu)。通過(guò)電刺激大腦皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)引起軀體運(yùn)動(dòng)效應(yīng)，可觀察皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)機(jī)能定位現(xiàn)象，以便進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)對(duì)軀體運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)作用。然而，他們要完成上述這些工作還有一個(gè)關(guān)鍵的東西一波形、幅度可調(diào)節(jié)的電刺激器需要完成，它的要求是:負(fù)向方波串，串長(zhǎng)75ms，其內(nèi)部由5個(gè)周期為5ms的波寬250us、間隙4750us負(fù)脈沖組成，而停止時(shí)間為925ms，所以總的負(fù)向刺激電壓的周期是I秒鐘，或者根據(jù)實(shí)驗(yàn)具體要求設(shè)置具體參數(shù)值。
[0003]為此，實(shí)驗(yàn)要求，做好刺激前準(zhǔn)備、開(kāi)發(fā)波形、幅度可調(diào)節(jié)的電刺激器來(lái)刺激大腦皮層、觀察指標(biāo)及作圖完成實(shí)驗(yàn)。通過(guò)一種波形、幅度可調(diào)的大鼠開(kāi)顱運(yùn)動(dòng)皮層電刺激觀察方法來(lái)開(kāi)發(fā)波形、幅度任意可調(diào)節(jié)的電刺激器，完成電刺激大腦皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)引起軀體運(yùn)動(dòng)效應(yīng)的方法尚未見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)、專(zhuān)利報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了完成能觀察大腦皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)的機(jī)能定位現(xiàn)象、了解皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)對(duì)軀體運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)作用的大鼠開(kāi)顱運(yùn)動(dòng)皮層電刺激實(shí)驗(yàn)，采用把輸入、輸出接口電路集成在同一塊芯片上的MCS-51單片機(jī)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，選擇單片機(jī)的I / O 口，在單片機(jī)程序的控制下，準(zhǔn)確、迅速、高效地完成“負(fù)脈沖”電刺激波型的輸出。另外，由于在實(shí)驗(yàn)中需要對(duì)大鼠進(jìn)行刺激波形、幅度大小的任意調(diào)節(jié)，因此就采用編寫(xiě)、更改程序和光電耦合器、可調(diào)式穩(wěn)壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)刺激器對(duì)波型形狀、幅度大小的控制。由于MCS-51單片機(jī)的機(jī)器周期為lus，則能夠滿(mǎn)足對(duì)電刺激脈沖波型要求，且光耦隔離可以很好地實(shí)現(xiàn)弱電和強(qiáng)電的隔離，達(dá)到電壓幅度可控、抗干擾目的，而可調(diào)式穩(wěn)壓器能夠得到任意調(diào)節(jié)的輸出控制電壓。此電刺激器結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，輸出波型控制精確。所以，滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)的性能要求比較好。
[0005]1、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思如下:
[0006]I)動(dòng)物腹腔注射I %戊巴比妥鈉麻醉，將動(dòng)物頭固定于立體定位儀上；
[0007]2)采用鎢絲單極微電極，電極阻抗是0.2—1.0MΩ。參考電極為針形電極，置于頭部皮下；
[0008]3)波形、幅度可調(diào)節(jié)的電刺激器研制；
[0009]4)在皮層刺激過(guò)程中觀察大鼠刺激皮層對(duì)側(cè)肢體的運(yùn)動(dòng)，以便確定目前的刺激點(diǎn)是控制那部分，同時(shí)記錄下刺激點(diǎn)的坐標(biāo)。
[0010]2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波形、幅度可調(diào)的大鼠開(kāi)顱運(yùn)動(dòng)皮層電刺激觀察方法，其特征在于，所述步驟I)中之采用鎢絲單極微電極，電極阻抗是0.2 — 1.0ΜΩ。參考電極為針形電極，置于頭部皮下，其操作步驟如下:
[0011]11)在立體定位儀的定位下，將電極垂直插入皮層下1.8mm，在±200 μ m的范圍內(nèi)調(diào)整電極，以便引起刺激點(diǎn)對(duì)應(yīng)的對(duì)側(cè)前肢、胡須、頸部的最大運(yùn)動(dòng)。皮層刺激的范圍是:矢狀縫旁開(kāi)0.5一5mm,前囟(bregma)前5mm,前囟后1mm。刺激點(diǎn)間隔是0.5mm。
[0012]3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波形、幅度可調(diào)的大鼠開(kāi)顱運(yùn)動(dòng)皮層電刺激觀察方法，其特征在于，所述步驟2)中的采用鎢絲單極微電極，電極阻抗是0.2 — 1.0ΜΩ。參考電極為針形電極，置于頭部皮下，其操作步驟如下:
[0013]21)在立體定位儀的定位下，將電極垂直插入皮層下1.8mm，在±200 μ m的范圍內(nèi)調(diào)整電極，以便引起刺激點(diǎn)對(duì)應(yīng)的對(duì)側(cè)前肢、胡須、頸部的最大運(yùn)動(dòng)。皮層刺激的范圍是:矢狀縫旁開(kāi)0.5—5mm,前囟(bregma)前5mm,前囟后lmm,根據(jù)立體定位儀上的坐標(biāo),前囟(bregma)坐標(biāo):(0，O)，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到的各個(gè)刺激點(diǎn)的位置及其代表的運(yùn)動(dòng)方式；
[0014]4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波形、幅度可調(diào)的大鼠開(kāi)顱運(yùn)動(dòng)皮層電刺激觀察方法，其特征在于，所述步驟3)波形、幅度可調(diào)節(jié)的電刺激器研制，其操作步驟如下:
[0015]31)選用MCS-51單片機(jī)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)之要求，只需選擇一個(gè)I / O 口 Pl，并在其外面加一個(gè)二極管，利用程序就可以完成實(shí)驗(yàn)所需的波型，且用示波器可以進(jìn)行檢測(cè)；
[0016]32)電刺激器輸出為負(fù)向方波串，串長(zhǎng)75ms，其內(nèi)部由5個(gè)周期為5ms的波寬250us、間隙4750us負(fù)脈沖組成，而停止時(shí)間為925ms，所以總的負(fù)向刺激電壓的周期是I秒鐘(上面各項(xiàng)參數(shù)能根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行更改)。由于機(jī)器周期為lus，所以只要更改時(shí)間值，就可以得到任意波形的負(fù)向方波串；
[0017]33)采用光電耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)刺激波型幅度大小的控制。光耦隔離可以很好地實(shí)現(xiàn)弱電和強(qiáng)電的隔離，達(dá)到電壓幅度可控、抗干擾目的；
[0018]5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波形、幅度可調(diào)的大鼠開(kāi)顱運(yùn)動(dòng)皮層電刺激觀察方法，其特征在于，所述步驟4)中的觀察指標(biāo)及作圖，其操作步驟如下:
[0019]41)在皮層刺激過(guò)程中觀察大鼠刺激皮層對(duì)側(cè)肢體的運(yùn)動(dòng)，以便確定目前的刺激點(diǎn)是控制那部分，同時(shí)記錄下刺激點(diǎn)的坐標(biāo)。觀察運(yùn)動(dòng)的方法是:肉眼觀察和指腹觸摸(以便觀察到微小的運(yùn)動(dòng))，最后作圖；
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法具有如下突出的優(yōu)點(diǎn):
[0021]本方法是在現(xiàn)有的大鼠開(kāi)顱運(yùn)動(dòng)皮層電刺激實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用把輸入、輸出接口電路集成在同一塊芯片上的MCS-51單片機(jī)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，選擇單片機(jī)的I / O 口，在單片機(jī)程序的控制下，準(zhǔn)確、迅速、高效地完成“負(fù)脈沖”電刺激波型的輸出。另外，由于在實(shí)驗(yàn)中需要對(duì)大鼠進(jìn)行刺激波形、幅度大小的任意調(diào)節(jié)，因此采用編寫(xiě)、更改程序和光電耦合器、可調(diào)式穩(wěn)壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)刺激器對(duì)波型形狀、幅度大小的控制。由于MCS-51單片機(jī)的機(jī)器周期為lus，則能夠滿(mǎn)足對(duì)電刺激脈沖波型要求，且光耦隔離可以很好地實(shí)現(xiàn)弱電和強(qiáng)電的隔離，達(dá)到電壓幅度可控、抗干擾目的，而可調(diào)式穩(wěn)壓器能夠得到任意調(diào)節(jié)的輸出控制電壓。為大鼠開(kāi)顱運(yùn)動(dòng)皮層電刺激實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了良好條件。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是步驟(I)的大鼠固定于立體定位儀上，開(kāi)骨窗、行微電極皮層電刺激圖；
[0023]圖2是步驟(2)的各個(gè)刺激點(diǎn)的位置和每個(gè)點(diǎn)的形狀表示它控制的是什么運(yùn)動(dòng)(前肢、胡須、頸部、后肢、嘴)圖；
[0024]圖3是步驟(3)的電刺激器程序流程圖；
[0025]圖4是步驟(4)的電刺激器輸出的負(fù)向方波串示意圖；