一种波形、幅度可调的大鼠开颅运动皮层电刺激观察方法
【技术领域】
[0001]本发明属于脑外科的大鼠开颅运动皮层电刺激实验领域，具体地说是涉及一种波形、幅度可调的大鼠开颅运动皮层电刺激观察方法。
【背景技术】
[0002]观察大脑皮层运动区的机能定位现象、了解皮层运动区对躯体运动的调节作用。大脑皮层运动区是调节躯体运动机能的高级中枢，它通过锥体系和锥体外系下行通路，控制脑干和脊髓运动神经元的活动，从而控制肌肉运动。电刺激皮层后发生相应的效应，称为皮层运动区机能定位或运动的躯体定位结构。通过电刺激大脑皮层运动区引起躯体运动效应，可观察皮层运动区机能定位现象，以便进一步领会皮层运动区对躯体运动的调节作用。然而，他们要完成上述这些工作还有一个关键的东西一波形、幅度可调节的电刺激器需要完成，它的要求是:负向方波串，串长75ms，其内部由5个周期为5ms的波宽250us、间隙4750us负脉冲组成，而停止时间为925ms，所以总的负向刺激电压的周期是I秒钟，或者根据实验具体要求设置具体参数值。
[0003]为此，实验要求，做好刺激前准备、开发波形、幅度可调节的电刺激器来刺激大脑皮层、观察指标及作图完成实验。通过一种波形、幅度可调的大鼠开颅运动皮层电刺激观察方法来开发波形、幅度任意可调节的电刺激器，完成电刺激大脑皮层运动区引起躯体运动效应的方法尚未见相关文献、专利报道。
【发明内容】
[0004]为了完成能观察大脑皮层运动区的机能定位现象、了解皮层运动区对躯体运动的调节作用的大鼠开颅运动皮层电刺激实验，采用把输入、输出接口电路集成在同一块芯片上的MCS-51单片机，根据实验的要求，选择单片机的I / O 口，在单片机程序的控制下，准确、迅速、高效地完成“负脉冲”电刺激波型的输出。另外，由于在实验中需要对大鼠进行刺激波形、幅度大小的任意调节，因此就采用编写、更改程序和光电耦合器、可调式稳压器来实现刺激器对波型形状、幅度大小的控制。由于MCS-51单片机的机器周期为lus，则能够满足对电刺激脉冲波型要求，且光耦隔离可以很好地实现弱电和强电的隔离，达到电压幅度可控、抗干扰目的，而可调式稳压器能够得到任意调节的输出控制电压。此电刺激器结构紧凑，使用方便，输出波型控制精确。所以，满足实验的性能要求比较好。
[0005]1、为了达到上述目的，本发明的构思如下:
[0006]I)动物腹腔注射I %戊巴比妥钠麻醉，将动物头固定于立体定位仪上；
[0007]2)采用钨丝单极微电极，电极阻抗是0.2—1.0MΩ。参考电极为针形电极，置于头部皮下；
[0008]3)波形、幅度可调节的电刺激器研制；
[0009]4)在皮层刺激过程中观察大鼠刺激皮层对侧肢体的运动，以便确定目前的刺激点是控制那部分，同时记录下刺激点的坐标。
[0010]2、根据权利要求1所述的一种波形、幅度可调的大鼠开颅运动皮层电刺激观察方法，其特征在于，所述步骤I)中之采用钨丝单极微电极，电极阻抗是0.2 — 1.0ΜΩ。参考电极为针形电极，置于头部皮下，其操作步骤如下:
[0011]11)在立体定位仪的定位下，将电极垂直插入皮层下1.8mm，在±200 μ m的范围内调整电极，以便引起刺激点对应的对侧前肢、胡须、颈部的最大运动。皮层刺激的范围是:矢状缝旁开0.5一5mm,前囟(bregma)前5mm,前囟后1mm。刺激点间隔是0.5mm。
[0012]3、根据权利要求1所述的一种波形、幅度可调的大鼠开颅运动皮层电刺激观察方法，其特征在于，所述步骤2)中的采用钨丝单极微电极，电极阻抗是0.2 — 1.0ΜΩ。参考电极为针形电极，置于头部皮下，其操作步骤如下:
[0013]21)在立体定位仪的定位下，将电极垂直插入皮层下1.8mm，在±200 μ m的范围内调整电极，以便引起刺激点对应的对侧前肢、胡须、颈部的最大运动。皮层刺激的范围是:矢状缝旁开0.5—5mm,前囟(bregma)前5mm,前囟后lmm,根据立体定位仪上的坐标,前囟(bregma)坐标:(0，O)，画出实验过程中观察到的各个刺激点的位置及其代表的运动方式；
[0014]4、根据权利要求1所述的一种波形、幅度可调的大鼠开颅运动皮层电刺激观察方法，其特征在于，所述步骤3)波形、幅度可调节的电刺激器研制，其操作步骤如下:
[0015]31)选用MCS-51单片机，依据实验之要求，只需选择一个I / O 口 Pl，并在其外面加一个二极管，利用程序就可以完成实验所需的波型，且用示波器可以进行检测；
[0016]32)电刺激器输出为负向方波串，串长75ms，其内部由5个周期为5ms的波宽250us、间隙4750us负脉冲组成，而停止时间为925ms，所以总的负向刺激电压的周期是I秒钟(上面各项参数能根据实验需要进行更改)。由于机器周期为lus，所以只要更改时间值，就可以得到任意波形的负向方波串；
[0017]33)采用光电耦合器来实现刺激波型幅度大小的控制。光耦隔离可以很好地实现弱电和强电的隔离，达到电压幅度可控、抗干扰目的；
[0018]5、根据权利要求1所述的一种波形、幅度可调的大鼠开颅运动皮层电刺激观察方法，其特征在于，所述步骤4)中的观察指标及作图，其操作步骤如下:
[0019]41)在皮层刺激过程中观察大鼠刺激皮层对侧肢体的运动，以便确定目前的刺激点是控制那部分，同时记录下刺激点的坐标。观察运动的方法是:肉眼观察和指腹触摸(以便观察到微小的运动)，最后作图；
[0020]与现有技术相比，本发明的方法具有如下突出的优点:
[0021]本方法是在现有的大鼠开颅运动皮层电刺激实验基础上，采用把输入、输出接口电路集成在同一块芯片上的MCS-51单片机，根据实验的要求，选择单片机的I / O 口，在单片机程序的控制下，准确、迅速、高效地完成“负脉冲”电刺激波型的输出。另外，由于在实验中需要对大鼠进行刺激波形、幅度大小的任意调节，因此采用编写、更改程序和光电耦合器、可调式稳压器来实现刺激器对波型形状、幅度大小的控制。由于MCS-51单片机的机器周期为lus，则能够满足对电刺激脉冲波型要求，且光耦隔离可以很好地实现弱电和强电的隔离，达到电压幅度可控、抗干扰目的，而可调式稳压器能够得到任意调节的输出控制电压。为大鼠开颅运动皮层电刺激实验创造了良好条件。
【附图说明】
[0022]图1是步骤(I)的大鼠固定于立体定位仪上，开骨窗、行微电极皮层电刺激图；
[0023]图2是步骤(2)的各个刺激点的位置和每个点的形状表示它控制的是什么运动(前肢、胡须、颈部、后肢、嘴)图；
[0024]图3是步骤(3)的电刺激器程序流程图；
[0025]图4是步骤(4)的电刺激器输出的负向方波串示意图；