经颅磁刺激模式差异性对大鼠工作记忆神经网络关联特性的影响研究

作者：郭苗苗；王中豪；张天恒；吉利辉；徐桂芝

摘要：经颅磁刺激（TMS）技术因具有无痛无创和非侵入式等特点已被广泛应用于临床神经功能调控领域。工作记忆是重要的认知神经功能,但TMS对工作记忆功能的影响机制尚不清晰,且各模式TMS对认知功能的影响差异较大。因此,探究TMS技术对工作记忆（WM）的调控机制有重要的临床意义。

首先,该文将成年Wistar大鼠分为空白对照（control）组、重复经颅磁刺激（rTMS）组、连续性Theta节律刺激（cTBS）组及间断性Theta节律刺激（iTBS）组然后,利用在体多通道技术采集四组大鼠执行T迷宫工作记忆任务过程中前额叶皮层（PFC）的局部场电位信号（LFPs）最后,通过对比分析四组大鼠WM任务过程中的行为学差异、LFPs的相关性及LFPs网络连接特性等,探索不同模式经颅磁刺激技术大鼠WM中神经网络的影响。结果表明,刺激组大鼠达到WM任务“学会”标准所用时间均少于空白对照组（P&lt0.05;刺激组LFPs信号电极对间的相关性显著高于空白对照组刺激组LFPs信号的网络连接密度显著增大（P&lt0.05;且全局效率显著增大（P&lt0.05;。

因此,iTBS、cTBS及rTMS均能在一定程度上改善成年Wistar大鼠PFC中神经元集群之间的关联同步性,其中,iTBS的改善效果最为明显。该文为进一步探索经颅磁刺激技术对工作记忆的影响机制提供理论支持。

纳秒脉冲作用下核孔复合体影响细胞核膜电穿孔变化的仿真研究

作者：程显；陈硕；吕彦鹏；葛国伟；连昊宇

摘要：纳秒脉冲电场能够透过细胞膜,靶向作用到细胞核膜产生电穿孔,从而诱导细胞死亡。而细胞核膜上存在的大量具有高电导率的核孔复合体（NPC）将会制约细胞核膜上电穿孔的发展。然而,现有纳秒脉冲电穿孔的仿真研究中尚未考虑此因素的影响。

基于此,该文建立考虑细胞核上NPC存在的五层细胞介电模型,在细胞核膜不同区域等距离设置8个核孔进行仿真研究。通过COMSOL软件的电流模块和偏微分计算分析模块,首次研究NPC对细胞核电穿孔程度的影响。结果表明,与无核孔时的细胞核电穿孔状态相比,NPC的存在会导致附近一定区域内的核膜上电穿孔程度显著性下降,甚至会转变为未电穿孔状态,NPC附近核膜电穿孔衰减程度也与NPC的位置相关随着NPC数量的增加（2~32个）,细胞核膜上电穿孔明显衰减的区域也逐渐增加,当NPC个数达到32个时,细胞核膜上电穿孔程度发生衰减的区域百分比已达到89.93%,衰减50%以上的区域百分比为36.00%,衰减90%以上的区域百分比可达到22.94%,而因NPC存在导致周围区域由穿孔状态变为未穿孔状态的百分比也达到2.54%。

上述研究表明,NPC的存在会极大地降低周围细胞核电穿孔效应及整体细胞核电穿孔的程度,从而显著影响纳秒脉冲杀伤肿瘤细胞的效果。因此,在对靶向诱导细胞核膜电穿孔的纳秒脉冲电场参数选择时,应考虑NPC的影响。

微毫秒脉冲电场致细胞DNA转染的仿真研究

作者：彭豪；张琳；刘欣；郭飞

摘要：为研究微毫秒脉冲电场对细胞摄取DNA的影响规律,基于孔密度、孔径及DNA迁移方程,建立脉冲电场作用下球形细胞DNA转染的数学模型,仿真计算典型脉冲参数作用下胞内DNA浓度的变化特性。

仿真结果表明：在单个脉宽100%u3BCs、电场强度1kV/cm的脉冲作用下,胞内DNA浓度由0增至7.8?-8mol/m3而在单个脉宽1ms、电场强度0.5kV/cm的脉冲作用下,胞内DNA浓度增至1.1?-8mol/m3。同时研究上述两种脉冲组成的双脉冲作用下,其时间间隔（0~1s）以及施加顺序对细胞摄取DNA的影响,结果显示,先施加100%u3BCs后再施加1ms脉冲时,不同时间间隔下胞内DNA浓度均为3.45?-7mol/m3而当改变脉冲施加顺序且脉冲时间间隔小于10ms时DNA浓度为8.9?-8mol/m3,当间隔增至1s时,DNA浓度增至1.68?-7mol/m3。

此外,仿真结果显示,特定条件下DNA摄取浓度与脉冲幅值正相关。仿真结果为脉冲致细胞DNA转染的应用提供了脉冲参数优选指导。

纳秒电脉冲对肝脏组织不可逆电穿孔消融区分布的时域有限差分法仿真

作者：胡亚楠；包家立；朱金俊；朱朝阳；岑泽南

摘要：纳秒电脉冲消融是一种新型的电外科手术技术,在肿瘤切除中可以无创或少创器官旁组织,尤其是血管,达到既切除肿瘤,又不伤及周边组织的目的。纳秒电脉冲参数,如脉冲电压、脉冲持续时间、脉冲数、脉冲率等的选择是术前治疗计划设计的关键,术前进行仿真研究对手术设计至关重要。以人体模型Duke为对象,采用人体生物电磁仿真软件平台Sim4Life中的时域有限差分法（FDTD）,对电脉冲波形、脉冲电压和电极间距在肝组织中的电场、能量密度、消融区域进行仿真。

文章来源：《电工技术学报》 网址: http://www.dgjszzs.cn/zonghexinwen/2021/1014/836.html