生物醫(yī)學(xué)工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法余雪鴻

1、 研究生課程考核試卷科 目：生物醫(yī)學(xué)工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法 教 師： 侯文生 姓 名： 俞雪鴻 學(xué) 號： 20121902010t 專 業(yè)： 生物醫(yī)學(xué)電子與信息技術(shù) 類 別： 學(xué)術(shù) 上課時(shí)間： 2012 年 12 月 至 2013 年 1 月 考 生 成 績：卷面成績平時(shí)成績課程綜合成績閱卷評語： 閱卷教師 (簽名) 重慶大學(xué)研究生院制“研究生科技創(chuàng)新基金” 項(xiàng)目申報(bào)書項(xiàng)目名稱：經(jīng)顱直流電刺激對阿茨海默癥的作用效果的研究 申 請 人： 俞雪鴻 所在學(xué)院： 生物工程學(xué)院 教務(wù)處制一、項(xiàng)目意義阿茨海默癥（Alzheimer's Disease，AD），又名老年癡呆，是一種由于神經(jīng)元進(jìn)行性缺失或

2、變性死亡的神經(jīng)退行性疾病。據(jù)統(tǒng)計(jì)世界上將近有1500 萬阿茨海默癥患者，情景記憶的喪失、認(rèn)知能力的下降以及感覺運(yùn)動功能的惡化是患者的主要臨床特征。目前這種疾病的成因還無法確定，傳統(tǒng)的藥物或物理治療也只能改善延緩癥狀，還無法徹底根治。這不僅給患者帶來了痛苦，同時(shí)也增加了家庭和社會的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。經(jīng)顱直流電刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS）是近年來新興的電刺激方式。利用電流或電壓刺激大腦以調(diào)節(jié)腦功能的技術(shù)由來已久，但是在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中由于參數(shù)和受試者的影響，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性經(jīng)歷了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。Priori等人對tDCS的可行性進(jìn)行探索，Ni

3、tsche和Paulus的研究相繼都證實(shí)了微弱的恒定電流可以極化局部皮層區(qū)域從而引起皮層興奮性可逆的改變，調(diào)節(jié)大腦皮質(zhì)功能。一直到近幾年，tDCS結(jié)合了功能磁共振成像（fMRI）、單光子發(fā)射斷層成像（PET）、腦電信號分析（EEG）等現(xiàn)代醫(yī)學(xué)信號分析技術(shù)和成像技術(shù)，從而使單純的電刺激進(jìn)入到了更可靠的腦組織功能分析和神經(jīng)生理學(xué)的層面，再度使tDCS技術(shù)成為了研究熱點(diǎn)。2008 年，F(xiàn)errucci 等人對10 名AD 患者的顳頂區(qū)分別進(jìn)行陽極tDCS、陰極tDCS 和假刺激，觀察患者刺激前后（相距時(shí)間間隔約為30 分鐘）的認(rèn)知能力和視覺注意力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)陽極刺激后，患者的認(rèn)知記憶能力得到明顯的改善

4、，陰極刺激后患者的認(rèn)知記憶能力反而出現(xiàn)下降趨勢，假刺激引起顯著性的改變。這就為tDCS 在AD 疾病中的應(yīng)用提供了可能性，雖然目前的關(guān)于tDCS在AD應(yīng)用的研究開展的較少，可查閱到文獻(xiàn)不足10篇，但其潛在的應(yīng)用價(jià)值仍值得人們?nèi)リP(guān)注。二、研究內(nèi)容任務(wù)與目標(biāo)經(jīng)顱直流電刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS）作為一種新興的無創(chuàng)腦刺激技術(shù)，通過在靶位置施加一定強(qiáng)度的弱電流，極化局部皮層區(qū)域，可引起皮層興奮性可逆的改變，調(diào)節(jié)大腦皮質(zhì)功能。目前已有陸續(xù)的實(shí)驗(yàn)或臨床研究證實(shí)tDCS對腦卒中、抑郁癥、帕金森病等具有潛在的療效。本項(xiàng)目著重建立動物實(shí)驗(yàn)平臺

5、，研究tDCS對阿茨海默癥（Alzheimer's Disease，AD）病征的改善治療效果。主要內(nèi)容：1、 建立AD大鼠模型以模擬AD病人的臨床特征。2、 對大鼠進(jìn)行多參數(shù)(極性、刺激強(qiáng)度、時(shí)間)的tDCS實(shí)驗(yàn)，研究刺激參數(shù)對作用效果的影響。3、 tDCS影響可能機(jī)制的探索。預(yù)期目標(biāo)：通過上述實(shí)驗(yàn)，探究tDCS對AD的治療效果，以期進(jìn)一步證實(shí)tDCS對AD動物模型無創(chuàng)有效的特點(diǎn)，尋找tDCS對AD癥狀改善的潛在因素，為后期tDCS裝備的改進(jìn)與臨床上的應(yīng)用提供動物依據(jù)。三、研究采取的技術(shù)路線3.1系統(tǒng)框架實(shí)驗(yàn)動物模型的制作實(shí)驗(yàn)設(shè)備的采購及制作文獻(xiàn)閱讀及資料收集tDCS影響可能機(jī)制的探索

6、不同刺激參數(shù)設(shè)置下，tDCS對大鼠模型影響的研究刺激可行性的探索整理材料，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，撰寫相應(yīng)的紙質(zhì)材料3.2 實(shí)驗(yàn)方案主要方法：隨機(jī)、雙盲實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)主要步驟：1、迷宮的設(shè)計(jì)與制作。2、實(shí)驗(yàn)動物的預(yù)篩選。3、AD大鼠模型的制作。4、成功動物模型的篩選與分組。5、選擇2只AD大鼠模型作為實(shí)驗(yàn)對象，對其額葉皮層施加強(qiáng)度為40uA，20min的陽極tDCS，刺激結(jié)束后，對大鼠進(jìn)行迷宮測試，并于刺激前數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。6、將大鼠隨機(jī)分為假刺激組、AD陽極tDCS組、AD陰極tDCS組，每組5只。對各組大鼠分別進(jìn)行假刺激和強(qiáng)度為40uA，20min的陽極或陰極tDCS，并測試其記憶學(xué)習(xí)能力。7、將大鼠隨機(jī)分

7、為20uA組，50uA組，80uA組，120uA組，每組5只。對各組大鼠分別進(jìn)行30min的強(qiáng)度分別為20uA，50uA，80uA和120uA的陽極tDCS，并測試其記憶學(xué)習(xí)能力。8、將大鼠隨機(jī)分為10min組，30min組，60min組，90min組，每組5只。對各組大鼠分別進(jìn)行強(qiáng)度分別為80uA，時(shí)間為10min，30min，60min和90min的陽極tDCS，并測試其記憶學(xué)習(xí)能力。9、tDCS影響可能機(jī)制的探索。3.3創(chuàng)新與特色本項(xiàng)目首次將經(jīng)顱直流電刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS）應(yīng)用于阿茨海默癥（Alzheimer&#

8、39;s Disease，AD）大鼠模型上，并為最終將tDCS應(yīng)用在AD患者身上提供動物實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。從國內(nèi)來看，本項(xiàng)目申報(bào)時(shí)尚無tDCS在AD應(yīng)用的報(bào)道，從國際上來看，2008年出現(xiàn)第一篇關(guān)于tDCS在AD患者的報(bào)道出現(xiàn)后，近些年關(guān)于研究tDCS的論文呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，并成為研究熱點(diǎn)。且目前所能檢索的相關(guān)文獻(xiàn)均是關(guān)于tDCS在人體身上的實(shí)驗(yàn)，在動物平臺上的 開展還是個(gè)空白。四、已有的基礎(chǔ)和支撐條件1、項(xiàng)目成員先前從事過“經(jīng)顱直流電刺激對帕金森病大鼠模型行為學(xué)的研究”的課題的開展，對于tDCS有一定的深入了解，所以對本課題的研究有一定的促進(jìn)作用。2、本課題研究有著本科生參與學(xué)習(xí)研究，多名學(xué)生參加過多次生理、醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)，有一定的相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作經(jīng)驗(yàn)，便于后續(xù)大鼠實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。3、本課題主要依托實(shí)驗(yàn)室擁有與課題相關(guān)實(shí)驗(yàn)環(huán)境及實(shí)驗(yàn)儀器均有提供，便于實(shí)驗(yàn)的實(shí)際進(jìn)行。五、進(jìn)度安排時(shí) 間進(jìn) 度 安 排2013.2文獻(xiàn)閱讀及資料收集2013.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備的采購及制作實(shí)驗(yàn)動物模型的制作和刺激可行性的探索2013.6-2013.9對AD大鼠進(jìn)行tDCS刺激實(shí)驗(yàn)，對刺激極性、電流強(qiáng)度、作用時(shí)間以及治愈效果等方