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1、 第一节_ 常规解剖学检查方法1.1 常规组织学方法1.2 组织化学技术第二节 干预脑功能的手段2.1 手术损伤法2.2 刺激法2.3 脑立体定位技术2.4 脑损毁后的行为评定 第三节 脑功能的电磁记录技术3.1 脑电图3.2 诱发电位3.3 脑磁图第四节 常用的脑成像技术4.1 计算机断层扫描技术4.2 正电子放射扫描技术4.3 核磁共振显影技术 第一节 常规解剖学检查方法 麻醉,用生理盐水灌注动物心脏10%的福尔马林固定脑组织一般的切片机,10.80 微米的薄片大细胞和较突出纤维束的轮廓 行为实验1.1 常规组织学方法灌注固定切片染色:玻璃载物片,投入化学试剂中染色,盖上盖玻片.1.2 组
2、织化学技术 A.荧光组织化学技术- 甲醛诱发荧光的组织化学方法脑内单胺类神经递质+甲醛蒸汽甲醛缩合反应 黄绿色荧光的物质 研究动物行为与单胺类神经递质化学通路间关系.步骤:行为测量指在真空中通过冰点以下的温度,使组织中的冰全部升华而出,从而迅速地去掉组织中的水分,达到干燥的目的用热的甲醛蒸汽熏已经干燥的组织标本低温干燥甲醛缩合反应石蜡包埋,切片荧光显微镜下观察单胺类递质在脑组织内定位分布情况处死动物,切下所需的脑组织B.辣根过氧化酶法(Horseradish peroxidase, HRP) 神经细胞标记方法单一神经元完整形态学变化 步骤:将辣根过氧化酶注入脑内细胞微电极或微电泳技术酶沿神经元
3、轴浆流分布于细胞的各组成部分,使其蛋白质氧化变黑常规冰冻,制成切片行为测量显微镜下观察第二节 干预脑功能的手段 研究脑功能的最重要的方法之一脑损毁,观察动物随后的行为实验切除术(experimental ablation) A. 吸出法麻醉动物打开颅骨切开脑膜副压吸引泵的玻璃细管的管口放在要吸出的皮质表面,将皮质吸到管内吸出大脑皮质2.1 手术损伤法B. 电解损伤一种高频交流电一根只有尖端部分裸露的不锈钢丝(皮层下区域的脑损毁)电极插入确定的脑结构通以射频(radio frequency,RF)电流.电流通过脑组织产生热量,将电极尖端部分的细胞烧伤致死同时也将把过路神经损毁a .直流电解:直流
4、电通过脑组织可将神经元内的物质电解,导致神经元的死亡.易留下金属的离子.b.交流电损毁:高频率的交流电通过脑组织能产生热量,可将电极周围的细胞体和轴突烧伤.留下金属离子.C. 神经化学损伤原理:用神经毒剂或化学阻断剂来干扰脑内蛋白质,核酸或其它一些神经递质的代谢来导致脑机能失调.特异性高,选择性强永久性的脑损伤,非暂时脑损伤(可逆性脑损伤).D. 冷冻法原理:利用冷冻探头,放在开颅后的硬脑膜下,使温度降至 20 C 时,即可产生大脑皮质局部性短暂功能阻断效应.拿掉冷冻探头,脑组织温度回升,其功能不仅可以恢复,尚无组织变性的继发性后作用.可逆性脑损伤2.2 刺激法 A. 物理刺激法a 电刺激法b
5、.激光刺激c.X 射线辐照d.微波照射用微弱电流或化学物质直接作用于脑的个别部位而产生行为反应的方法 B. 脑内化学刺激 a .化学刺激选择性强,容易阐明其机理.对神经的传导发生直接影响.b.工具性药物将生物化学物质通过预先埋植在动物脑的一定部位的小管注入动物脑内,以观察药物对动物行为的影响 2.3 脑立体定位技术 A. 脑图谱参考点:囟门,前囟.B.立体定位仪三个主要部分:1. 标尺.2. 电极和导管夹持器.3.固定动物头部的耳杆,门齿沟. 使用立体定位仪进行实验:2.4 脑损伤后的行为评定 损毁研究(lesion studies):解释脑损伤结果:必须非常谨慎. 大脑所有区域都是相互关联的
6、事实使损毁研究的解释复杂化.第三节 脑功能的电磁记录技术 脑内信息表达神经元的兴奋模式动作电位脑的电活动的获得:直接获得脑电图间接获得脑成像技术3.1 脑电图 19 世纪后期,电测量和电记录技术的发展,成为推动当代神经科学的最大动力之一德国精神科医生 Hans Berger 发现人脑存在持续的电活动,而且可以记录.A.脑电记录B.脑电图自发脑电活动大脑皮层连续的节律性电位变化.3.2 事件相关电位 人体诱发电位(evoked potential,EP):平均诱发电位(average evoked potentials, AEP)事件相关电位(event-related potential, E
7、RP):由于 ERP 是脑产生的,所以有人有时称之为事件相关脑电位(event-related brain potentials).(魏景汉等,2001)A.ERP 定义广义:凡是外加一种特定的刺激作用于机体,在给予刺激或撤消刺激时,在神经系统任何部位引起的电位变化 .撤消刺激时引起电位的物理量约等于给予刺激时的 1/7狭义:凡是外加一种特定的刺激,作用于感觉系统的某一部位,在给予刺激或撤消刺激()时,在脑区引起的电位变化.B.ERP 的成分按潜伏期分类:早成分中成分晚成分 按照刺激来源分类:外源性成分内源性成分C. ERP 的特性:(1)淹没,约 2 微伏 约 10 微伏.(2)两个恒定:潜
8、伏期,波形.3.3 脑电图技术单极导联双极导联将头皮电极与脑电机输入部分连接的方式导联方法A.电极放置10-20 系统B.ERP 数据提取过程 EEG 放大 A/D 叠加 总 测量转 排伪 存盘 平 绘图EOG 模滤 换 数滤 均 统计模拟/数字磁带记录 (离线式)C.采样模数转换采样频率存盘D.处理软件E.临床应用F. 在当代认知神经科学中的应用在完成某一认知任务时,脑内各部分的兴奋的时间进程.研究脑内注意选择的解剖部位,用于检验语言理论的一些假设等.记忆的编码和提取过程的研究在学习阶段采用不同记忆策略G.脑地形图H.ERP 的优势及局限性优势:无损伤且较易获得,时间分辨率较高局限性:空间分
9、辨率不足.(脑磁图可以补偿它的部分缺憾)3.4 脑磁图A.脑磁图装置脑磁图是在脑壳上的磁强计测到的脑电活动产生的磁场超导量子干涉仪(SQUID):传感器电子计算机优势:MEG 可以记录自发和诱发的脑活动.时间分辨率可达毫秒级.局限性:设备过于高昂第四节 常用的活体脑成像技术 4.1 计算机轴断层描技术4.2 正电子放射层描技术4.3 核磁共振显影技术4.4 常用的脑观测方法的时间,空间分辨率的比较4.1 计算机轴断层描技术(computerized axial tomography - CT) 原理:将 X 光照相和计算机处理方法结合起来观察活脑的组织病变. X 射线装置:X 射线管光检测器计
10、算机成像优势:脑结构成像局限:空间分辨率稍显不足,病变结构需足够大4.2 正电子放射层描技术(positron emission tomography, PET) PET 原理根据神经活动中所放出的带电正离子,使某些在神经活动中使用的化学物质带放射性(),然后注入病人体内.通过回旋加速器产生的放射核素,合成能发射正电子的放射性示踪物优势:得到某些活性物质代谢速率的机能动态图像.空间分辨率较高.局限性:损伤性设备费用高昂:即要求每一台 PET 配备一台加速器.4.3 核磁共振显影技术(magnetic resonance imaging, MRI) A.核磁共振现象( Nucleus magne
11、tic resonance,NMR)在一个极强的磁场中,脑内某些物质的原子核在射频电磁波的能量激发下吸收能量,随后又能发射能量的现象. 物理原理B.磁共振显影技术( magnetic resonance imaging MRI)脑放置在强的均匀磁场中,一个适当的射频脉冲通过时,在频率场的激励下,原子核发生磁能级的共振,此种核磁共振效应可为安放在头壳周围的线圈所检测.计算机处理将检测数据构成脑结构图像.空间分辨率:2 毫米时间分辨率:秒级获得脑结构图像第四节 常用的活体脑成像技术C.功能磁共振显影技术(Functional magnetic resonance imaging, fMRI)从 9
12、0 年代开始,发展不同的用 MRI 测量脑的局部血流的技术,如血氧水平依赖对比(BOLD)方法.BOLD 法原理:目前采用的 BOLD 法是有效的. 获得脑的功能图像4.4 常用技术的时间,空间分辨率的比较 各种技术的比较1. 时间分辨率fMRI,PET 的时间分辨率受血液动力学因素的制约;永远不能达到像 EEG,MEG 那样高的毫秒级的时间分辨率.2.空间分辨率fMRI 可以获得较高的空间分辨率.EEG,ERP 的空间分辨率不如 fMRI, PET.3.损伤性fMRI:无损伤PET:放射性ERP:无损伤本章作业(或思考题)与实习活动1.常用的生理心理学技术主要有哪些 各自的特点是什么 哪些可用于对正常人类被试的生理心理学研究 2.总结各种脑成像技术的优势及其局限性.3.讨论脑损伤后的行为评定与研究
