高频阻断电流对神经的损伤及其离子机制

高频电流阻断神经传导具有重要的潜在临床应用价值，神经损伤是其具体应用所面临的重要问题。本项目将通过牛蛙离体坐骨神经的电刺激实验来研究高频阻断电流损伤神经的规律，并结合神经轴突电刺激计算机仿真方法来研究其离子机制。研究结果将确定能够导致神经损伤或可恢复性损伤的高频阻断电流刺激参数（幅度、频率和刺激时间），受损神经纤维在传导速度分布和恢复过程等方面的特点，以及膜电位稳态去极化诱发的神经细胞内钾离子外流在神经损伤中的作用。本研究项目的成果将对高频电流阻断神经传导的临床应用提供一定依据，有利于电刺激损伤神经机制的确定和解决方案的提出，对促进神经电刺激在疾病治疗和保健康复方面的科学研究与临床应用具有一定的意义。

基于高频电刺激的神经传导具有重要的临床应用价值，但缺乏其安全性的相关研究。..本项目提出使用三种方式分析神经传导功能的损伤，1）复合动作电位（CAPs）的幅度和最大传导速度；2）差分复合动作电位（DCAPs）的N1和N2成分；3）神经传导速度分布（CVD）。高频阻断电流刺激后，神经传导CAPs的幅度和最大传导速度明显降低，但是规律性不强，不足以表征神经传导功能的损伤；DCAPs的N1和N2成分分别表示神经束中丧失原始传导功能和发生延迟传导的神经元相对应的CAPs，其中，N1的幅度可以用于分析神经传导功能损伤的变化；CVD表达各个传导速度对应神经的数目，可以用于分析高频电流刺激后，受损神经的数目，对于分析神经功能受损的情况具有重要应用价值，基于此得到的神经损伤率（IR）相对于N1能够给出受损神经的数量信息。..本项目揭示了高频阻断电流刺激损伤神经的规律，1）随着高频电流幅度的增加，神经损伤呈现先增加，再减小，再增加的趋势；2）神经的损伤与高频电流刺激时间呈线性关系，且其恢复时间大概等于电流的刺激时间；3）相对低频电流损伤神经可能包括更多影响因素，如电化学反应导致的细胞外液成分发生改变；大体上，低频电流对神经的最大损伤在完全阻断阈值上发生；而高频电流对神经的最大损伤在完全阻断阈值下发生。..本项目揭示，离子浓度变化是神经长时间发生功能损伤的原因；而膜电位稳态去极化是发生离子浓度变化的原因。高频阻断电流刺激神经时，在刺激电极附件，神经细胞发生了膜电位稳态去极化，最终诱发了细胞内为离子浓度发生变化，使神经的传导功能发生了损伤，其传导的动作电位的幅度、延迟时间都与离体神经实验得到的结果相似，支持了离子浓度变化是神经功能发生损伤的原因这一机制。..本项目结果在高频神经阻断领域首次确定了神经损伤现象，发现的规律和揭示的机制对于设计安全性神经阻断方法并促进其应用具有重要的价值。..本项目发表的文章填补了高频神经阻断领域内安全性方面的空缺。本项目发表的两篇文章在BioMedUpper网站统计的同领域内2013年以来的2354043篇文章中排名分别为第八名和第九名。一篇文章发表在Journal of Neural Engineering期刊上，2012影响因子为 3.282 ，5年内的影响因子为 4.049，该期刊在神经工程领域排名第一，在生物医学工程领域排名第五。