工作记忆障碍的海马-前额叶皮层信息传递缺损机制研究

Alzheimer’s disease（AD）is a neurodegenerative disease that endangers people’s physical and mental health seriously. Working memory dysfunction (WMD) is typically observed in AD. A host of studies have identified that hippocampus (HPC) and prefrontal cortex (PFC) subserve working memory. .Selecting WMD rats as the research object, this project aims to explore the WMD of LFPs information transmission mechanism in rat HPC and PFC from a perspective of network information transmission. .Research contents: 1) Preparation and identification of WMD rats (Aβ1-42-induced toxicity rat model). Animals and groups: SD rats are divided into two groups: Control and WMD groups.2) LFPs are simultaneously recorded from multiple electrodes placed in HPC and FPC while the grouped rats perform a Y-maze WM task. 3) Spectral analysis is used to assess the dominant frequencies in the LFPs and the featured frequencies are extracted. 4)DTF in frequency domain is applied to calculate the connectivity matrix; LFPs networks are built based on the DTF matrices.5) Network global efficiency E and information flow F are further estimated.6) Combined with working memory behavioral results, DTF, E and F, we make research on the WMD of LFPs information transmission mechanism in rat HPC and PFC..Significance: Studies of the project are expected to provide support for the mechanism research and preclinical application of information transmission in WMD.

研究意义：老年性痴呆主要临床表现为工作记忆障碍，海马和前额叶皮层是工作记忆的责任脑区。本项目拟构建多通道局部场电位（LFPs）网络，从神经信息传递的角度，研究老年性痴呆的工作记忆障碍机制，具有重要科学意义。.研究目的：以工作记忆障碍大鼠为研究对象，研究工作记忆海马-前额叶皮层LFPs网络信息传递缺陷机制。.研究内容：1）制备和认定Aβ注射海马的大鼠工作记忆障碍模型，实验动物分正常组和工作记忆障碍组。2）应用双脑区在体多通道微电极记录技术，获取大鼠Y迷宫工作记忆过程中海马和前额叶皮层各16通道LFPs。3）时频分析获取LFPs工作记忆特征频段。4）计算32通道LFPs因果连接的DTF矩阵，构建海马-前额叶LFPs网络。5）计算定量描述工作记忆LFPs网络信息传递的参数：网络全局效率E和信息流F。6）综合工作记忆行为学、E和F，研究工作记忆障碍的信息传递缺陷机制。

研究背景：老年性痴呆主要临床表现为工作记忆障碍，海马和前额叶皮层是工作记忆的责任脑区。本项目拟构建多通道局部场电位（LFPs）网络，从神经信息传递的角度，研究老年性痴呆的工作记忆障碍机制，具有重要科学意义。.研究目的：以工作记忆障碍大鼠为研究对象，研究工作记忆海马-前额叶皮层LFPs网络信息传递缺陷机制。.研究内容：1）制备和认定Aβ注射海马的大鼠工作记忆障碍模型，实验动物分正常组和工作记忆障碍组。2）应用双脑区在体多通道微电极记录技术，获取大鼠Y迷宫工作记忆过程中海马和前额叶皮层各16通道LFPs。3）时频分析获取LFPs工作记忆特征频段。4）计算32通道LFPs 的定向传递函数（DTF）的连接矩阵，构建海马-前额叶LFPs有向加权网络。5）计算定量描述网络信息传递参数：网络全局效率E和信息流IF。6）综合工作记忆行为学、E和F，研究工作记忆障碍的信息传递缺陷机制。.研究结果：在国际学术期刊发表本项目标注SCI 论文5 篇，累计影响因子12。.工作记忆在两个责任脑区（海马和前额叶皮层）之间的信息传递机制：海马和前额叶皮层之间两个方向都存在信息传递，信息传递的增强先于工作记忆行为学。从海马到前额叶皮层的信息传递可能是大鼠工作记忆信息传递的主要方向：从海马到前额叶皮层的信息流峰值显著大于从前额叶皮层到海马的信息流峰值，从海马到前额叶皮层的信息流达到峰值的时间点先于从前额叶皮层到海马的信息流达到峰值的时间点。.研究意义：从海马-前额叶皮层LFPs网络信息传递的角度，在老年性痴呆的工作记忆障碍机制方向取得了突破。