神经网络与脑疾病调制实验室
laboratory ;of ;neuronal ;network ;and ;brain ;diseases ;modulation
长江大学神经网络与疾病调制实验室将在现有研究成果基础上，采用现代神经生物学技术，探讨与神经及心理活动有关的突触可塑性及网络振荡变化的机制，开展对神经及精神疾病的病理机制、药理学、临床诊断与设备开发等方面的研究，使其跨入国际先进行列。
本实验室将重点围绕以下方向开展研究：
1、 ;网络振荡在脑疾病中的变化及其机制
神经网络振荡活动与人脑高级功能如学习、记忆和思维紧密相关，研究神经网络振荡的机制对理解人脑的高级功能意义重大。由神经递质介导的网络神经元之间的突触信号的传递是网络振荡的基础。脑内存在多种神经递质，分布于不同的脑区，调节了脑的复杂功能。在疾病条件下，这些递质的变化影响了脑的功能和行为，并使神经网络振荡发生特异变化。近年来各项研究表明，一些神经疾病存在神经元网络的变化，但这种变化的机制并不明确，因此研究这些疾病的神经网络振荡对疾病的早期诊断和治疗有重要意义。本实验室将通过建立疾病动物模型，观察网络振荡，结合对细胞内钙浓度、线粒体膜电位、慢后复极化电位(sAHP)、网络神经元树突棘结构与数量的分析，探讨网络振荡变化机制。针对某些神经精神疾病（如老年痴呆、难治性抑郁症、癫痫和精神分裂症等），本实验室将与荆州市精神卫生中心及长江大学临床医学院合作，通过核医学、影像学以及脑电图等临床常用手段从宏观上记录采集各种脑疾病的临床数据，对比神经元发育、神经网络功能和突触信号传递等微观科研发现，建立便捷的多通道脑电信号分析方法，提取各种神经疾病网络振荡变化的特征，为研发脑疾病网络功能调控药物和设备提供理论基础。
2、脑疾病的网络功能调控
（1） ;药物调控 ;
精神分裂症与老年痴呆存在尼古丁胆碱受体功能异常（α7nAChR）与网络振荡受损及学习、记忆功能减退。报告表明尼古丁有改进学习和记忆的作用。将研究高选择性的尼古丁受体激动剂，观察尼古丁胆硷受体激活对神经网络振荡的影响，同时探索尼古丁衍生物对这些疾病的潜在治疗作用。
（2） ;物理调控与疾病检测与调制仪的研制
近来的研究表明，经颅磁刺激（TMS）能够改善AD病人的学习与记忆，但其机制并不清楚。因此将研究TMS对脑的振荡活动、学习记忆及其它认知行为的影响，探讨相关的作用机制，为TMS的临床应用提供理论基础。而高频磁shock因其较少的记忆功能减退等副作用，有望取代传统电shock对难治性精神分裂症的治疗，因此我们拟开发新一代的TMS产品，TMS-近红外（fNIRS）一体机，应用于抑郁症，AD等疾病的治疗；也将研发具有高频磁shock功能的TMS，应用于难治性精神分裂症的治疗。同时将研发其他非创性脑功能刺激仪如经颅超声（tUS），经颅微电流（tDCS）刺激仪，结合脑电多通道信号的特征提取与分析，为神经精神疾患的诊断及康复提供了新的手段。
; ; ; ; ;研究表明，多种神经系统疾病存在着神经网络振荡活动（如γ-频率振荡）的明显变化，这些疾病包括与衰老有关的退行性神经疾病如AD、PD及神经心理疾病如精神分裂症。因此网络振荡活动的变化可能作为这些疾病诊断的客观指标。本研究采取非侵入性的EEG信号，基于振动模型、频率、振幅和阈值的变化，比较正常人和病人神经信号的异同来建立疾病的诊断标准，开发临床数据软件，研制新一代的EEG成象神经信号监测器，替换过时的脑电诊断仪。结合TMS诱发的EEG信号变化，开发的网络振荡频普神经心理疾病诊断仪，与荆州市精神卫生中心合作，试用于神经及精神疾病临床诊断并进行评估。
3、功能性脑病的网络结构与功能
将采用高分辨的原癌基因c-fos 蛋白做为主要的生物标记，在动物全脑水平寻找功能性脑病如癫痫、精神分裂症等状态下多突触功能性神经通路的变化。结合检测血液和脑脊液中趋化因子的变化，从而找出相应的生物标记物。此研究结果不仅将是癫痫病人脑连接组学研究的概念验证的研究，而且为临床诊断及治疗带来全新的思路。本实验室将通过在动物模型上进行的概念验证研究（proof-of-concept），为临床上的癫痫连接组学研究提供理论根据。癫痫连接组学研究的成果将为有效控制甚至治愈颞叶癫痫带来革命性的改变。如能在临床进一步确认，无疑将显著减轻癫痫患者及家属和整个社会的经济负担。
除了对上述疾病发病的病理起源和脑的网络连接的研究，本实验室将也将探讨各种应激条件尤其是儿童面对的社会问题等对神经发育及神经元网络联系以及认知功能的影响，本实验室将与荆州市精神卫生中心及长江大学临床医学院合作，通过影像学，脑电图以及心理学测试等临床常用手段记录相关临床数据，结合神经元微小结构如树突棘形态与数量及功能，突触信号传递等微观实验结构，探讨应激因素，不良生长环境导致心理与认知功能的损害与神经元网络异常的关系，为心理与认知功能的损害的有效干预提供基础实验数据。