基于植入電極的大鼠嗅覺(jué)與味覺(jué)檢測(cè)及識(shí)別方法的研究.pdf

1、動(dòng)物的化學(xué)感受系統(tǒng)具有驚人的能力，能夠在極低的濃度下識(shí)別數(shù)千種分子結(jié)構(gòu)各異的化學(xué)物質(zhì)，其識(shí)別精確度和識(shí)別速度都遠(yuǎn)高于當(dāng)前的人工識(shí)別系統(tǒng)。對(duì)哺乳動(dòng)物嗅覺(jué)、味覺(jué)系統(tǒng)的研究有助于我們了解氣味和味道識(shí)別的機(jī)制，從而研制靈敏性和特異性更高的生物化學(xué)識(shí)別系統(tǒng)，具有重要的理論和應(yīng)用研究?jī)r(jià)值。
　　電生理方法以較低的成本、簡(jiǎn)便的操作和可長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，在神經(jīng)監(jiān)測(cè)技術(shù)日新月異的今天，依然保持著旺盛的生命力，在嗅覺(jué)與味覺(jué)信號(hào)產(chǎn)生機(jī)制、傳導(dǎo)通路、編碼

2、解碼等問(wèn)題的研究上發(fā)揮著重要作用。在本研究中，我們建立了用于研究嗅覺(jué)和味覺(jué)中樞神經(jīng)電生理活動(dòng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將多通道微絲電極陣列植入到麻醉大鼠嗅球和味覺(jué)皮層區(qū)域，分別檢測(cè)和記錄不同氣味和味道刺激下的神經(jīng)元活動(dòng)，總結(jié)和分析了神經(jīng)元對(duì)化學(xué)刺激的響應(yīng)規(guī)律。特別的，我們提出了基于植入式電極的在體生物電子鼻系統(tǒng)的概念，利用大鼠靈敏的嗅覺(jué)作為氣味傳感單元，對(duì)其嗅球神經(jīng)信號(hào)進(jìn)行嗅覺(jué)解碼，初步實(shí)現(xiàn)了氣味的分類和識(shí)別。
　　本論文的主要內(nèi)容和貢獻(xiàn)如下:

3、
　　(1)建立了麻醉大鼠嗅覺(jué)與味覺(jué)電生理響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該系統(tǒng)包括嗅覺(jué)與味覺(jué)刺激裝置、呼吸信號(hào)記錄裝置、在體電生理信號(hào)記錄裝置和數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。詳細(xì)敘述了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物準(zhǔn)備及電極植入的過(guò)程，分別使用染色和熒光染色的方法對(duì)相應(yīng)組織進(jìn)行了切片鑒定，確定了電極植入的位置。
　　(2)建立了嗅覺(jué)與味覺(jué)神經(jīng)細(xì)胞對(duì)化學(xué)刺激產(chǎn)生響應(yīng)的評(píng)價(jià)方法。使用峰電位群向量算法將自發(fā)狀態(tài)下和刺激狀態(tài)下的神經(jīng)元活動(dòng)投射到主成分空間中，當(dāng)刺激發(fā)放與自發(fā)放的平均位

4、置的距離超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，該神經(jīng)細(xì)胞對(duì)化學(xué)刺激具有明顯響應(yīng)，從而有效地檢測(cè)和識(shí)別出了對(duì)不同氣味與味道具有特異性響應(yīng)的嗅球和味覺(jué)皮層神經(jīng)元。
　　(3)研究了麻醉大鼠嗅球電生理活動(dòng)與呼吸周期之間的關(guān)系。統(tǒng)計(jì)了自發(fā)狀態(tài)下和氣味刺激狀態(tài)下大鼠嗅球僧帽細(xì)胞峰電位發(fā)放在不同的呼吸相位的分布情況。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了氣味刺激會(huì)改變峰電位的分布比例，且這個(gè)分布比例會(huì)受到氣味種類的影響。
　　(4)確定了嗅球僧帽細(xì)胞對(duì)氣味的響應(yīng)時(shí)間和適應(yīng)時(shí)間，確立了實(shí)驗(yàn)

5、中氣味刺激的時(shí)間和數(shù)據(jù)處理時(shí)氣味刺激開(kāi)始時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)。探索了僧帽細(xì)胞對(duì)氣味的濃度響應(yīng)，確立了麻醉大鼠嗅球?qū)馕兜捻憫?yīng)濃度下限以及實(shí)驗(yàn)中氣味刺激的濃度范圍。研究了麻醉大鼠對(duì)氣味的特異性響應(yīng)，探索了嗅球在不同氣味刺激下峰電位及局部場(chǎng)電位活動(dòng)的發(fā)放規(guī)律和差異。
　　(5)提出了基于植入式電極的在體生物電子鼻系統(tǒng)，使用了多通道微絲電極陣列從麻醉大鼠嗅球采集和記錄僧帽細(xì)胞對(duì)氣味刺激的響應(yīng)，開(kāi)發(fā)了基于嗅球峰電位群向量算法和局部場(chǎng)電位橢圓建模算法