張 琰 郝冬梅#* 呂岫華 王修力 田蘊青

1(北京工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與生物工程學(xué)院， 北京 100124)2(安徽大學(xué)健康科學(xué)研究院， 合肥 230601)3(國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局， 北京 100088)

大鼠腦缺血不同時期軀體感覺誘發(fā)電位的研究

張 琰1郝冬梅1#*呂岫華1王修力2田蘊青3

1(北京工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與生物工程學(xué)院， 北京 100124)2(安徽大學(xué)健康科學(xué)研究院， 合肥 230601)3(國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局， 北京 100088)

腦電信號(EEG)具有較高的時間分辨率、可觀測腦內(nèi)活動的動態(tài)變化、完全無損檢測等優(yōu)點，常用于對神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷，本研究探討腦缺血后軀體感覺誘發(fā)電位(SEP)變化及大腦皮層的功能恢復(fù)。利用線栓法建模成功的25只SD雄性大鼠分為5組，分別為正常對照組和左側(cè)中動脈缺血術(shù)后4、24、48 h和1周4個實驗組。采用SEP記錄法，在術(shù)后不同時間段電刺激大鼠的右前爪正中神經(jīng)支配區(qū)，記錄對照組和實驗組左側(cè)皮層腦電信號，提取SEP，并對安靜狀態(tài)下的腦電進(jìn)行頻譜分析，定量評價左側(cè)中動脈缺血后初級體感皮層SEP及功率譜變化過程。實驗結(jié)果顯示，術(shù)后4 h，SD大鼠左側(cè)大腦皮層測得的SEP潛伏期較正常狀態(tài)顯著增大((16.0±1.1)msvs(33.7±1.3)ms，P<0.01)，波幅變小((197.2±13.0)μVvs(25.1±2.0)μV，P<0.01)，θ波、α波、β波、γ波的能量明顯變小。θ波：(139 367.86±178.66)μV2vs(2.22±0.40)μV2，P<0.01；α波:(5389.33±25.55)μV2vs(0.23±0.01)μV2，P<0.01；β波：(79.11±4.16)μV2vs(0.01±0.01)μV2，P<0.01； γ波：(0.30±0.12)μV2vs(0.00±0.00)μV2，P<0.01。隨著術(shù)后時間的延長，上述特征與對照組的差距逐漸縮小，但還不能達(dá)到正常狀態(tài)的水平。研究提示，SEP可在一定程度上反映腦缺血大鼠大腦皮層功能的變化。

腦缺血；軀體感覺誘發(fā)電位；功率譜；初級體感皮層

引言

腦卒中(stroke)以其常見高發(fā)、高致殘率及高死亡率，被認(rèn)為是嚴(yán)重威脅現(xiàn)代人類健康的重大疾病。腦卒中分為缺血性腦卒中及出血性腦卒中，其中，88%腦卒中為缺血性腦卒中，是目前腦卒中研究領(lǐng)域的熱點之一。

臨床對腦缺血的診斷，主要依據(jù)為臨床表現(xiàn)及正電子發(fā)射斷層掃描(PET)、核磁共振成像(MRI)等影像學(xué)檢查，但是影像學(xué)檢查時間分辨率低且價格昂貴[1,2]。腦電圖(electroencephalogram，EEG)信號具有較高的時間分辨率、可以觀測腦內(nèi)活動的動態(tài)變化信息、完全無損檢測等優(yōu)點常應(yīng)用于對神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷[3]。腦電信號中包含了大量的有用信息，但是由于腦電信號隨機性，易受到干擾的缺點，需要從時域和頻域等方面提取腦電信號的特征進(jìn)行分析[4-5]。

對軀體感覺系統(tǒng)的任何一點給以適當(dāng)?shù)拇碳?，一定時間內(nèi)在該系統(tǒng)特定通路上的任何部位檢測出的電反應(yīng)稱為軀體感覺誘發(fā)電位 (somatosensory evoked potential，SEP)。SEP具有波形恒定、潛伏期恒定的特點，在評價神經(jīng)傳導(dǎo)的完整性和功能性方面有著巨大的應(yīng)用潛能[6-8]。Symon等檢測106例蛛網(wǎng)膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage, SAH)患者的SEP后，發(fā)現(xiàn)SEP潛伏期的延長是臨床惡化的先兆，可以用于腦缺血急性期預(yù)測[9]；劉等對41例腦卒中患者在住院3D內(nèi)進(jìn)行SEP檢測，發(fā)現(xiàn)患者患側(cè)SEP潛伏期較健側(cè)明顯延長[10]。SEP潛伏期與治療前及治療后1個月的神經(jīng)功能缺損程度、癱瘓肢感覺功能及日常生活活動能力相關(guān)，在腦缺血患者預(yù)后中有一定的參考價值。但是對于腦缺血后功能恢復(fù)過程中SEP變化規(guī)律的研究較少，對于SEP的異常程度與腦缺血后功能恢復(fù)程度是否相關(guān)仍存在爭議[11]。

對SEP經(jīng)常采用的測量參數(shù)有，刺激點前信號的瞬時相位，刺激后第一個正峰的幅度，刺激后第一個正峰的潛伏期，刺激后第一個負(fù)峰的幅度，刺激后第一個負(fù)峰潛伏期等[12]，但是由于EEG的隨機性，在時域中很難直接得到其變化規(guī)律，因而經(jīng)常在頻域上進(jìn)行分析。功率譜是把功率和幅頻特性的平方聯(lián)系起來，反映了信號的頻率成分及各成分的能量分布，功率譜是各種頻域分析方法的基礎(chǔ)，且與其它的電生理信號相比，腦電信號的頻域特征比較突出[13-14]。

臨床腦電數(shù)據(jù)采用的是無創(chuàng)檢測，檢測信號易受干擾，難以反映大腦活動的真實情況[15-16]。人體具有病情復(fù)雜、個體差異大等特點，不易對獲得的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解釋。采用動物模型可以進(jìn)行有創(chuàng)檢測，減少了干擾，提高了空間分辨率，能反映腦深部的電活動[17]。同時，動物模型可以統(tǒng)一腦缺血部位、發(fā)病時間等條件，便于對實驗結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析[18-20]。大鼠因為其神經(jīng)系統(tǒng)與人類相似，且成本較低，實驗條件容易標(biāo)準(zhǔn)化，便于大規(guī)模的建模和研究[21-22]。因此，我們利用線栓法建立SD大鼠左側(cè)中動脈缺血 (middle cerebral artery occlusion，MCAO)模型。記錄大鼠靜息狀態(tài)下的EEG信號和體感皮層誘發(fā)電位，通過對SEP的特征分析，定量評價大腦缺血恢復(fù)過程中SEP的變化規(guī)律，為腦缺血后大腦皮層功能恢復(fù)的研究奠定了基礎(chǔ)。

1 實驗材料和方法

1.1實驗材料

1.1.1實驗動物

選用體重200～250 g的雄性SD(Sprague Dawley)大鼠100只，由中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實驗動物研究所提供，動物許可證號：SCXK(京)2009-0007，屬于清潔級，在恒溫條件下飼養(yǎng)，自由飲水和進(jìn)食，實驗前一晚禁食但不禁水。

1.1.2實驗材料

10%水合氯醛由北京協(xié)和醫(yī)院藥劑科提供。尼龍栓線:選用適合200～240 g大鼠的尼龍線拴(產(chǎn)品編號:2432-50，北京沙東生物技術(shù)有限公司)線身直徑0.24 mm，線頭直徑0.32士0.02 mm，線長40 mm。BL-420生物機能實驗系統(tǒng)(成都泰盟科技有限公司)、立體定位系統(tǒng)(成都泰盟科技有限公司)、顱骨鉆、YB 型電子天平(上海力能電子儀器公司)、銀球電極、玻璃分針、實驗動物手術(shù)器械、HP計算機。

1.2實驗方法

1.2.1. 模型制作

本研究選擇了線栓法制備大鼠MCAO模型，線栓法具備以下優(yōu)勢[23-24]：(1)無需開顱，避免了開顱制模法引起的顱內(nèi)環(huán)境改變、顱內(nèi)感染及腦出血等；(2)制備的模型所造成梗死位置和面積比較恒定，重復(fù)性較好；(3)制備模型的難度相對較小，不需要特殊的器械，大鼠死亡率和術(shù)后并發(fā)癥控制較好。因而該動物模型被公認(rèn)為實驗性腦缺血標(biāo)準(zhǔn)模型，在腦缺血實驗中得到廣泛運用。

手術(shù)步驟：實驗開始前，將尼龍栓線用75%酒精擦洗干凈，在距球端20 mm處用黑色記號筆做標(biāo)記，作為插入深度的參考，置于0.9%的無菌生理鹽水中備用。將大鼠用10%水合氯醛生理鹽水溶液麻醉(0.4 mL/100 g)，仰臥于手術(shù)臺上。頸正中切開皮膚，依次分離左側(cè)頸總動脈(CCA)、頸外動脈(ECA)、頸內(nèi)動脈(ICA)，結(jié)扎ECA的分支動脈，同時結(jié)扎ECA遠(yuǎn)端。用動脈夾夾閉CCA和ICA。在ECA剪一小口將尼龍栓線插入ECA，并用手術(shù)線輕輕結(jié)扎。松開ICA的動脈夾，將尼龍栓線順勢插入ICA，插入栓線至大腦前動脈(ACA)起始部，至有阻力感為止，但一般不超過20 mm，阻斷大腦中動脈(MCA)的血液供應(yīng)。將ECA上的手術(shù)線扎緊，如圖1所示。

1.2.2實驗動物篩選

對大鼠進(jìn)行行為學(xué)評分。參照Longa等評定神經(jīng)功能缺損程度的五級4分法標(biāo)準(zhǔn)，分別于大鼠建模前、建模清醒后即刻進(jìn)行評分，以觀察腦缺血大鼠的神經(jīng)功能喪失程度。0分:無神經(jīng)功能缺損癥狀；1分：輕微神經(jīng)功能缺損，不能完全伸展對側(cè)前爪；2分：中度局灶性神經(jīng)功能缺損，向?qū)?cè)轉(zhuǎn)圈；3分：重度局灶性神經(jīng)功能缺損，向?qū)?cè)傾倒；4分：不能自發(fā)行走，意識水平下降。2分以上即為成功模型。給大鼠前后爪染上不同顏色的染料，進(jìn)行步態(tài)實驗，進(jìn)而篩選大鼠。

1.2.3實驗動物分組

將建模成功的20只大鼠和未建模的5只大鼠分5組，分別為:正常對照組(control group)；局灶性腦缺血模型術(shù)后4 h組，簡稱4 h組；局灶性腦缺血模型術(shù)后24 h組，簡稱24 h組；局灶性腦缺血模型術(shù)后48 h組,簡稱48 h組；局灶性腦缺血模型術(shù)后1周組,簡稱1 w組。

1.3數(shù)據(jù)采集方法

1.3.1麻醉和手術(shù)

10%水合氯醛(0.4 mL/100 g),腹腔麻醉。用腦立體定位儀固定鼠頭,剪毛、頂正中切開皮膚,分離軟組織,以紗布擦去骨膜,充分暴露顱骨,顯露骨縫。用牙科鉆在大鼠前囟后0.5 mm至前囟前2 mm，中線旁開0～1.5 mm范圍內(nèi)開顱如圖2所示，充分暴露該區(qū)域。

1.3.2靜息狀態(tài)

不打開硬腦膜，用一有彈性的銀球電極作為記錄電極，置于硬腦膜外記錄皮層信號。另一針電極插入大鼠前囟處作為接地(零線)，參考電極置于大鼠的右耳內(nèi)側(cè)處。大鼠前爪區(qū)在前囪前0.5～1.5 mm，中線外側(cè)旁開3～4 mm。為對前爪正中神經(jīng)體感代表區(qū)進(jìn)行精確定位，以前囟中線為縱坐標(biāo)，以矢狀縫為橫坐標(biāo)，前囟為坐標(biāo)原點，以0.5 mm為一個單位，在(1,1)、(1,2)、(1,3)、(2,1)、(2,2)、(2,3)處放置記錄電極(即圖2(b)中6個黑點)，在靜止?fàn)顟B(tài)下采集大鼠左側(cè)大腦皮層感覺區(qū)的腦電信號，時間長度為30 s，采樣頻率為500 Hz, 放大器頻帶寬度為1～100 Hz，增益為5×104。

1.3.3刺激狀態(tài)

由BL-420生物機能實驗系統(tǒng)對大鼠進(jìn)行電流刺激，刺激電流是大小為0.8 mA、頻率為2 Hz、波寬為0.25 ms的方波，連續(xù)刺激60次。刺激電極為一對光滑不銹鋼針電極，置于大鼠右前爪掌側(cè)正中神經(jīng)，兩電極間距5 mm,參考電極置于切開的大腦皮膚內(nèi)側(cè)，記錄電極位置同靜息狀態(tài)，儀器外殼及動物通過導(dǎo)線接地。

1.4實驗數(shù)據(jù)處理

1.4.1靜息狀態(tài)下EEG頻譜分析

腦電圖波形中含有多種頻率成分，本研究選擇θ波(3～7 Hz)、α波(7～15 Hz)、β波(15～30 Hz)和γ波(30～45 Hz)[25]進(jìn)行分析。將每組5只大鼠平靜狀態(tài)下的6個測量點的腦電信號疊加平均，再利用有重疊的平均周期圖法(Bartlatt法)估計功率譜密度(power spectral density，PSD)。周期圖法先取信號序列的離散傅里葉變換，然后取其幅頻特性的平方并除以序列長度，如式(1)和式(2)所示。

(1)

(2)

式中，N為隨機信號序列x(n)的長度，X(ejw)為序列x(n)的Fourier變換。平均周期法即先把信號序列分為若干段，對每段分別計算其周期圖，然后取各個周期圖的平均作為功率譜的估值。

根據(jù)信號功率譜，對θ、α、β和γ頻段分別計算其平均能量，表示為

(3)

式中，f1頻段的起始頻率，f2頻段的終止頻率，M為頻率的個數(shù)，由帶寬和頻率分辨率決定。

1.4.2體感誘發(fā)電位(SEP)分析

SEP淹沒在自發(fā)腦電中，但它有波形恒定、潛伏期恒定的特征，本實驗以刺激點為疊加起點，通過多次疊加從自發(fā)腦電中提取出誘發(fā)電位，然后計算SEP的兩個特征參數(shù)：潛伏期和波幅。將刺激點開始到刺激后第一個波峰頂點的時間間隔定義為潛伏期，刺激后首次出現(xiàn)的相鄰波峰到波谷間的電壓幅值定義為波幅。

1.5統(tǒng)計學(xué)分析

SEP的波幅、潛伏期和功率譜密度用均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用單因素方差分析(ANOVA)對各組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計軟件為SPSS 12.0。

2 結(jié)果

2.1行為學(xué)

可觀察到建模成功的大鼠在手術(shù)后4 h向左側(cè)旋轉(zhuǎn)。記錄的大鼠步態(tài)如圖3所示，圖3(a)為對照組大鼠的步態(tài)，其中靠近內(nèi)側(cè)的為前爪，靠近外側(cè)的為后爪,圖3(b)為4 h組大鼠的步態(tài)，其中，深色代表前爪，淺色代表后爪。從圖3可以看出對照組大鼠步態(tài)大致呈直線，而4 h組步態(tài)呈環(huán)狀。

測量4 h組、24 h 組與對照組大鼠的步態(tài)參數(shù)：右側(cè)前肢前后步水平連線與左側(cè)前步的角度(GARF)、前肢兩側(cè)前后步連線的垂直距離(TWF)、右側(cè)前肢連續(xù)兩步水平連線中點與后肢連續(xù)兩步水平連線中點間的水平距離(FBR)、右側(cè)前肢連線的水平距離(LRF)進(jìn)行統(tǒng)計分析，如表1所示。4 h組與對照組相比，各參數(shù)顯著變小(P<0.01)，24 h組與對照組相比，步態(tài)參數(shù)沒有顯著性差異(P>0.05)，即大鼠術(shù)后24 h即恢復(fù)正常步態(tài)，與觀察結(jié)果一致。

2.2靜息狀態(tài)下EEG頻譜分析

從圖4所示頻譜圖中可以直接觀察腦缺血恢復(fù)過程中腦電θ波、α波、β波、γ波節(jié)律的分布及變化情況。在θ波段，4 h組與對照組相比，功率譜明顯減小(P<0.01)，隨著恢復(fù)時間的延長，各波段的，但與對照組相比仍有差距。α波段、β波段也滿足這樣的變化規(guī)律，其中γ波段的功率譜在術(shù)后1 周后超過對照組水平。從頻段能量變化角度進(jìn)一步分析功率的變化，如表2所示，各波段的能量在術(shù)后明顯降低(P<0.01)，隨著恢復(fù)時間的延長，θ波、α波、β波的能量與對照組的差距逐漸縮短，但無法達(dá)到對照組的水平，而γ波能量則超過對照組水平。

表1大鼠的步態(tài)參數(shù)

Tab.1Thegaitparametersofrats

2.3體感誘發(fā)電位(SEP)分析

以刺激點為疊加起點，疊加60次后，得到如圖5的SEP信號。

統(tǒng)計對照組、4 h組、24 h組、48 h組和1 w組的SEP波幅和潛伏期如圖6，圖7 所示，可以看出隨著手術(shù)后時間的推移，SEP潛伏期逐漸縮短接近對照組，SEP波幅逐漸增大接近對照組。

3 討論

大鼠大腦皮層體感誘發(fā)電位是通過刺激肢體感覺神經(jīng)，在大腦皮層獲得電信號，可以反映大腦皮層參與生物電活動的神經(jīng)元數(shù)目和腦神經(jīng)細(xì)胞的興奮程度，以及神經(jīng)軀體感覺通路結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)的完整性，被用于估計腦功能損害。腦電的功率譜在某些程度上反應(yīng)了神經(jīng)自發(fā)放電的強度，而SEP的潛伏期和波幅在個體上較為穩(wěn)定，可以用來反映大腦的感覺傳導(dǎo)通路的功能狀態(tài)[27-29]。

與對照組相比，4 h組大鼠左側(cè)體感誘發(fā)電位的波幅明顯降低，潛伏期明顯縮短，同時功率譜的幅度明顯降低，主要原因可能是由于腦缺血造成大腦皮層神經(jīng)元的受損或死亡造成患肢到達(dá)體感皮層代表區(qū)的神經(jīng)通路顯著延長。比較4 h組、24 h、48 h組和1 w組可以看出，隨著手術(shù)后時間的延長，大腦左側(cè)的體感誘發(fā)電位的波幅逐漸增大，潛伏期逐漸縮短，功率譜幅度逐漸增大，說明大腦皮層功能恢復(fù)過程中，損傷的神經(jīng)元不斷的得到修復(fù)，傳入體感皮層的信息也隨之增多。但1周后與對照組相比還有較明顯的差異，說明受損的腦神經(jīng)元功能還沒有完全恢復(fù)。

這樣的結(jié)果還可能是因外周神經(jīng)要經(jīng)過幾次換元后才能到達(dá)大腦體感皮層，所以神經(jīng)的傳導(dǎo)時間和傳導(dǎo)強度與神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量和活性、神經(jīng)通路長短、途經(jīng)的神經(jīng)突觸數(shù)量、神經(jīng)軸突的粗細(xì)等有關(guān)[30-31]。誘發(fā)電位波幅和潛伏期的變化還可能與神經(jīng)纖維數(shù)量、神經(jīng)軸突的粗細(xì)比例有關(guān)。而1周后，潛伏期和波幅的大小沒有恢復(fù)到對照組的水平，說明神經(jīng)纖維的數(shù)目固定，沒有新的神經(jīng)纖維對受損的功能進(jìn)行代償。大鼠腦缺血的SEP的參數(shù)與對照大鼠相比差異顯著，潛伏期延長，波幅降低，還可能是由于腦缺血發(fā)生后，產(chǎn)生的血管源性和細(xì)胞源性腦水腫以及神經(jīng)的損傷，引起大腦感覺傳導(dǎo)通路的功能障礙所致[32-33]。

SEP的潛伏期、波幅及大腦信號功率譜的分布與動物種類、單雙極引導(dǎo)、參考電極所在位置以及刺激條件、麻醉深度和銀球電極長期壓迫造成腦水腫，開顱暴露大腦皮質(zhì)，手術(shù)不當(dāng)破壞大腦組織或損傷血管引起的出血等都有一定關(guān)系。其中麻醉藥影響體感誘發(fā)電位的潛伏期和波幅比較明顯[34-35]。血液中高濃度的麻醉藥會引起體感皮層誘發(fā)電位潛伏期增長，同時波幅減小。采用腹腔注射麻醉方法，將動物處于基本相同的淺麻狀態(tài)下記錄體感皮層誘發(fā)電位，從而減少麻醉的深淺對實驗結(jié)果的影響。淺麻的標(biāo)準(zhǔn)是夾一下大鼠的后爪能引起動物后肢收縮。

SEP檢測貫穿神經(jīng)系統(tǒng)的整個軀體感覺通路,能較全面地反映該通路的完整性和功能性。目前誘發(fā)電位技術(shù)在感覺功能、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、行為和心理活動等研究領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。國內(nèi)外實驗性腦損傷相關(guān)研究也證明，SEP的變化可以反映神經(jīng)受損的程度[36]。因此，作為一項客觀而敏感的神經(jīng)電生理學(xué)指標(biāo)，誘發(fā)電位技術(shù)可以應(yīng)用于大腦皮層損傷定性、定位診斷及預(yù)后判斷，在大腦皮層損傷程度判斷及療效評估方面有著其他技術(shù)手段不可替代的優(yōu)勢。

行為學(xué)測試有助于了解腦缺血術(shù)后，正中神經(jīng)感覺功能的受損情況。大鼠行為學(xué)觀察和步態(tài)分析結(jié)果提示，隨著手術(shù)后恢復(fù)期的延長，大鼠的運動感覺功能逐漸恢復(fù)，這與SEP的變化規(guī)律相符合。

4 結(jié)論

SEP可在一定程度上反映腦缺血大鼠大腦皮層功能的變化，大鼠的體感皮層具有恢復(fù)活性的能力，但這種能力是有限的。本課題的結(jié)果為進(jìn)一步研究腦缺血術(shù)后大腦皮層功能恢復(fù)奠定了基礎(chǔ)。

致謝(感謝中國人民解放軍海軍總醫(yī)院盧旺盛主任在大鼠建模方面給予的指導(dǎo))

[1] Shih YYI, Chen YY, Lai HY,etal. Ultra high-resolution fMRI and electrophysiology of the rat primary somatosensory cortex[J]. Neuroimage, 2013, 73:113-120.

[2] Axelson HW, Winkler T, Flygt J,etal. Plasticity of the contralateral motor cortex following focal traumatic brain injury in the rat[J]. Restorative Neurology and Neuroscience, 2013,31(1):73-85.

[3] 喬曉艷, 王春暉, 任兆麟. 小波統(tǒng)計方法提取想象運動誘發(fā)腦電特征[J]. 測試技術(shù)學(xué)報, 2013,27(3):204-207.

[4] Bellistri E, Aguilar J, Brotons-Mas JR,etal. Basic properties of somatosensory-evoked responses in the dorsal hippocampus of the rat[J]. The Journal of Physiology, 2013,591(10):2667-2686.

[5] Morris SH, El-Hawary R, Howard JJ,etal. Validity of somatosensory evoked potentials as early indicators of neural compromise in rat model of spinal cord compression[J]. Clinical Neurophysiology, 2013,124(5):1031-1036.

[6] Wu Dan, Anastassios B, Xiong Wei,etal. Study of the origin of short-and long-latency SSEP during recovery from brain ischemia in a rat model[J]. Neuroscience Letters, 2010,485(3):157-161.

[7] Ma Ying, Hu Yong, Valentin N,etal. Time jitter of somatosensory evoked potentials in recovery from hypoxic-ischemic brain injury[J]. Journal of Neuroscience Methods, 2011,201(2):355-360.

[8] Axelson HW, Winkler T, Flygt J,etal. Plasticity of the contralateral motor cortex following focal traumatic brain injury in the rat[J]. Restorative Neurology and Neuroscience, 2013,31(1):73-85.

[9] Symon L, Nodar RH, Barber,etal. Clinical application of somatosensory evoked potentials as a monitor of brain ischemia[J]. Evoked Rstentials, 1984, 35:572-577.

[10] 劉付星. 體感誘發(fā)電位在腦卒中患者功能及預(yù)后中的預(yù)測價值 [D]. 昆明: 昆明醫(yī)科大學(xué), 2013.

[11] Agrawal G, Sherman D, Maybhate A,etal. Slope analysis of somatosensory evoked potentials in spinal cord injury for detecting contusion injury and focal demyelination[J]. Journal of Clinical Neuroscience, 2010,17(9):1159-1164.

[12] Iasemidis LD, Shiau DS, Sackellares JC,etal. Dynamical resetting of the human brain at epileptic seizures: application of nonlinear dynamics and global optimization techniques[J]. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 2004,51(3):493-506.

[13] 陳芷若. 腦電功率值數(shù)據(jù)圖, 腦電功率譜 (頻譜) 曲線圖和腦電功率譜 (頻譜) 直方圖和壓縮譜陣圖[J]. 現(xiàn)代電生理學(xué)雜志, 2013,20(2):118-124.

[14] Kida I, Yamamoto T. Comprehensive correlation between neuronal activity and spin-echo blood oxygenation level-dependent signals in the rat somatosensory cortex evoked by short electrical stimulations at various frequencies and currents[J]. Brain Research, 2010, 1317:116-123.

[15] Andrews-Hanna JR, Reidler JS, Sepulcre J,etal. Functional-anatomic fractionation of the brain's default network[J]. Neuron, 2010,65(4):550-562.

[16] Bifone A, Gozzi A, Schwarz AJ. Functional connectivity in the rat brain: a complex network approach[J]. Magnetic Resonance Imaging, 2010,28(8):1200-1209.

[17] Stephan KE, Hilgetag CC, Burns GAPC,etal. Computational analysis of functional connectivity between areas of primate cerebral cortex[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences, 2000,355(1393): 111-126.

[18] Holschneider DP, Bradesi S, Mayer EA. The role of experimental models in developing new treatments for irritable bowel syndrome[J]. Expert Rev Gastroenterol Hepatol, 2011,5(3):43-57.

[19] Carmel JB, Berrol LJ, Brus-Ramer M,etal. Chronic electrical stimulation of the intact corticospinal system after unilateral injury restores skilled locomotor control and promotes spinal axon outgrowth[J]. The Journal of Neuroscience, 2010,30(32): 10918-10926.

[20] Tsurugizawa T, Uematsu A, Uneyama H,etal. Functional brain mapping of conscious rats during reward anticipation[J]. Journal of Neuroscience Methods, 2012,206(2):132-137.

[21] Liang Zhifeng, King J, Zhang Nanyin. Uncovering intrinsic connectional architecture of functional networks in awake rat brain[J]. Neurosci, 2011,3(1):3776-3783.

[22] Williams KA, Magnuson M, Majeed W,etal. Comparison of α-chloralose, medetomidine and isoflurane anesthesia for functional connectivity mapping in the rat[J]. Magnetic Resonance Imaging, 2010,28(7):995-1003.

[23] 吳松笛, 耿曉英, 丁桃英, 等. 改良線栓法制作大鼠局灶性腦缺血再灌注模型的實驗研究[J]. 陜西醫(yī)學(xué)雜志, 2006,35(10):1316-1318.

[24] Lu A, Suofu Y, Guan F,etal. Matrix metalloproteinase-2 Deletions protect against hemorrhagic transformation after 1h of cerebral ischemia and 23h of reperfusion[J]. Neuroscience, 2013, 253:361-367.

[25] Sahu S, Dutta G, Mandal N,etal. Anticonvulsant effect of Marsilea quadrifolia Linn on pentylenetetrazole induced seizure: A behavioral and EEG study in rats[J]. Journal of Ethnopharmacology, 2012,141(1):537-541.

[26] 鐘凌惠. EEG的特征分析及睡眠分期研究[D]. 濟(jì)南: 山東大學(xué), 2005.

[27] Chiou RJ, Lee HY, Chang Chenwei,etal. Epidural motor cortex stimulation suppresses somatosensory evoked potentials in the primary somatosensory cortex of the rat[J]. Brain Research, 2012, 1463:42-50.

[28] Hu Yong, Wen Chunyi, Li Tinghung,etal. Somatosensory-evoked potentials as an indicator for the extent of ultrastructural damage of the spinal cord after chronic compressive injuries in a rat model[J]. Clinical Neurophysiology, 2011,122(7):1440-1447.

[29] Quairiaux C, Sizonenko SV, Mégevand P,etal. Functional deficit and recovery of developing sensorimotor networks following neonatal hypoxic-ischemic injury in the rat[J]. Cerebral Cortex, 2010,20(9):2080-2091.

[30] Shao Yang. Cortical evoked potential changes in a rat model of acute ischemic stroke detection of somatosensory evoked potential and motor evoked potential [J]. Neural Regeneration Research, 2010,5(9):550-554.

[31] Frolov AA, Bryukhovetskiy AS. Effects of hematopoietic autologous stem cell transplantation to the chronically injured human spinal cord evaluated by motor and somatosensory evoked potentials methods[J]. Cell Transplantation, 2012,21(Supplement 1): S49-S55.

[32] Sala F, Squintani G, Tramontano V,etal. Intraoperative neurophysiology in tethered cord surgery: techniques and results[J]. Child’s Nervous System, 2013,29(9):1611-1624.

[33] Malcharek MJ, Ulkatan S, Marinò V,etal. Intraoperative monitoring of carotid endarterectomy by transcranial motor evoked potential: A multicenter study of 600 patients[J]. Clinical Neurophysiology, 2013,124(5):1025-1030.

[34] MacDonald DB, Al-Zayed Z, Stigsby B,etal. Median somatosensory evoked potential intraoperative monitoring: Recomm -endations based on signal-to-noise ratio analysis[J]. Clinical Neurophysiology, 2009,120(2):315-328.

[35] Devonshire, Ian M, Grandy,etal, Effects of urethane an aesthesia on sensory processing in the rat barrel cortex revealed by combined optical imaging and electrophysiology[J]. Journal of Neuroscience, 2010,32(5):786-797.

[36] Hermanns H, Lipfert P, Meier S,etal. Cortical somatosensory-evoked potentials during spine surgery in patients with neuromuscular and idiopathic scoliosis under propofol-remifentanil anaesthesia[J]. British Journal of Anaesthesia, 2007,98(3): 362-365.

SomatosensoryEvokedPotentialChangesinaRatModelofCerebralIschemia

ZHANG Yan1HAO Dong-Mei1#*LV Xiu-Hua1WANG Xiu-Li2TIAN Yun-Qing3

1(CollegeofLifeandBio-Engineering,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China)2(InstituteofHealthScience,AnhuiUniversity,Hefei230601,China)3(StateIntellectualPropertyOfficeoftheP.R.C,Beijing100088,China)

The electroencephalogram (EEG) is often applied to diagnose the diseases of the nervous system because of its advantages of high time resolution, clear observation to the dynamic changes for the brain activity, and the completely non-invasive detection. To explore somatosensory evoked potential (SEP) changes and functional recovery of the cerebral cortex following cerebral ischemia, 25 Sprague Dawley male rats have been divided into 5 groups, which include control group and four ischemia groups， 4 h group, 24 h group, 48 h group and 1 w group. The rat model of cerebral ischemia has been established by middle cerebral artery occlusion (MCAO) in the left hemisphere. SEP of left cortex was detected by electrically stimulating the right median nerve of rat paw. The EEG in resting state was analyzed by spectral technology. The result shows that， after 4 hours of MCAO the latency of SEP has been significantly prolonged((16.0±1.1)msvs(33.7±1.3)ms，P<0.01), and the amplitude is decreased((197.2±13.0)μVvs(25.1±2.0)μV，P<0.01). The energy of θ wave, α wave, β wave, γ wave are significantly smaller. θ wave:(139 367.86±178.66)μV2vs(2.22±0.40)μV2，P<0.01；α wave:(5 389.33±25.55)μV2vs(0.23±0.01)μV2，P<0.01；β wave:(79.11±4.16)μV2vs(0.01±0.01)μV2，P<0.01；γ wave:(0.30±0.12)μV2vs(0.00±0.00)μV2，P<0.01. With the extension of time after operation, the difference of these characteristics between control group and ischemia group has been reduced gradually (P<0.01). However, these characteristics cannot reach the normal. This indicates that SEP can be used to evaluate the function of cerebral cortex in rats with cerebral ischemia in a certain extent.

cerebral ischemia; somatosensory evoked potential (SEP); power spectrum; primary somatosensory cortex

10.3969/j.issn.0258-8021. 2014. 03.06

2014-01-07， 錄用日期:2014-02-14

北京市自然科學(xué)基金 (7132028,7132021)

R318

A

0258-8021(2014) 03-0297-09

# 中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會會員(Member, Chinese Society of Biomedical Engineering)

*通信作者(Corresponding author)，E-mail: haodongmei@bjut.edu.cn