[发明专利]一种大鼠脊髓神经信号检测与评估系统及方法

说明书

本发明公开了一种大鼠脊髓神经信号检测与评估系统及方法，包括刺激电极、记录电极、脉冲刺激器和神经信号采集系统，刺激电极连接脉冲刺激器，记录电极连接神经信号采集系统，本发明利用电子学检测方法对大鼠的脑初级运动皮层进行功能电刺激，记录脊椎T9‑T12节段对应的脊髓神经信号和相应位点坐标，从相关系数和延迟时间两个指标检测大鼠脑运动皮层支配下肢运动的神经在脊髓中的传导通路，结果表明有效位点记录到的信号之间有着较高的相关系数，且存在一定的延时。本发明能够为微电子神经桥接实验的探测电极植入提供实用数据，从电子信息学角度对大鼠脊髓传导功能进行检测和评估，在动物实验水平证明了微电子神经桥接实验的可行性。

技术领域

本发明涉及神经信号检测评估技术领域，具体为一种大鼠脊髓神经信号检测与评估系统及方法。

背景技术

脊髓是人和脊椎动物中枢神经系统的一部分，在椎管里面，上端连接延髓，两旁发出成对的神经，分布到四肢、体壁和内脏。脊髓的内部有一个H形(蝴蝶型)灰质区，主要由神经细胞构成；在灰质区周围为白质区，主要由有髓神经纤维组成。脊髓是许多简单反射的中枢。脊髓两旁发出许多成对的神经(称为脊神经)分布到全身皮肤、肌肉和内脏器官。脊髓是周围神经与脑之间的通路。也是许多简单反射活动的低级中枢。脊柱外伤时，常全并脊髓损伤。严重者脊髓损伤可引起下肢瘫痪、大小便失禁等。脊髓位于椎管内，呈圆柱形，前后稍偏，外包被膜，它与脊柱的弯曲一致。脊髓的上端在平齐枕骨大孔处与延髓相连，下端平齐第一腰椎下缘，长约40～45cm。脊髓的末端变细，称为脊髓圆柱。自脊髓圆柱向下延为细长的终丝，它已是无神经组织的细丛，在第二骶椎水平为硬脊膜包裹，向下止于尾骨的背面。脊髓的全长粗细不等，有两个膨大部，自颈椎第四节到胸椎第一节称颈膨大；自胸椎第九节至第十二节称腰膨大。脊髓的表面有前后两条正中纵沟分为对称的两半。前面的前正中裂较深，后面的后正中沟较浅。此外还有两对外侧沟，即前外侧沟和后外侧沟。前根自前外侧沟走出，由运动神经纤维组成；后根经后外侧沟进入脊髓，由脊神节感觉神经元的中枢突所组成。每条后根在与前根会合前，有膨大的脊神经节。腰、骶、尾部的前后根在通过相应的椎间孔之前，围绕终丝在椎管内向下行走一段较长距离，它们共同形成马尾。在成人(男性)一般第一腰椎以下已无脊髓，只有马尾；脊髓的横切面，显有位于中央部的灰质和位于周围部的白质；颈部的脊髓，灰质和白质都很发达。

随着世界各国经济水平的发展，脊髓损伤发生率呈现逐年增高的趋势。脊髓损伤是脊柱损伤最严重的并发症，往往导致损伤节段以下肢体严重的功能障碍。脊髓损伤不仅会给患者本人带来身体和心理的严重伤害，还会对整个社会造成巨大的经济负担。由于脊髓损伤所导致的社会经济损失，针对脊髓损伤的预防、治疗和康复已成为当今医学界的一大课题。脊髓损伤是一种中枢神经系统的创伤，是人类致残的主要原因之一。每百万人口中约有20-40例人患有脊髓损伤，可导致病人运动功能和感觉功能受损，使患者丧失劳动和生活能力并造成巨大的精神伤害。学者们试图通过干细胞移植、仿生支架材料、神经生长抑制因子剔除等方法达到治愈脊髓损伤的目的，虽然取得一定成效，但存在很多不利因素和治疗技术难关。因此，如何有效地治疗脊髓损伤仍是一项重大挑战。脊柱损伤的早期救治包括现场救护、急诊救治、早期专科治疗等。早期救治措施的正确与否直接影响患者的生命安全和脊柱脊髓功能的恢复。对各种创伤患者进行早期评估应从受伤现场即开始进行。意识减退或昏迷患者往往不能诉说疼痛。对任何有颅脑损伤、严重面部或头皮裂伤、多发伤的患者都要怀疑有脊柱损伤的可能，通过有序的救助和转运，减少对神经组织进一步损伤。

大鼠，鼠科多种啮齿动物的统称，常指本科多种不相关物种。18世纪后期开始人工饲养，其习性昼伏夜动，喜独居，胆小怕惊，门齿较长，喜啃咬，抗病力较强，敏感性强，遗传学较为一致，激怒、袭击抓捕时易咬手，尤其是哺乳期的母鼠更凶险，常会主动咬工作人员喂饲时伸入鼠笼的手。大鼠对实验条件反应较为近似，被誉为精密的生物研究工具，被广泛用于内分泌、药物、行为学、老年病学、肿瘤、感染性疾病、心血管疾病及中医药等方面的研究，并具有多个品种、品系，可供不同实验选用。