基于多通道Spike－LFP信息熵相关编码的痴呆大鼠记忆障碍机制研究

认知过程两类不同摸态神经电活动：锋电位（Spike）和局部场电位（LFP）分别编码了输入信息；而且两者也协同编码信息。探索多通道LFP-Spike是如何协同编码认知信息的机制，是近年来的挑战性科学问题。.迄今国内外研究Spike-LFP协同编码基于两者的频域相干，不能表达时域Spike发放时间和LFP时域特性的协同编码。本项目拟发展基于Spike熵和LFP熵的相关编码理论和算法。.老年性痴呆（AD）是一种以认知障碍和记忆力损害的中枢神经退行性疾病，短期记忆障碍是AD主要病症。工作记忆是短期记忆的主要模式，其责任脑区之一是前额叶皮层。所以本项目以AD大鼠工作记忆为研究切入点，应用清醒动物在体多通道记录技术，研究AD大鼠Spike- LFP熵相关编码模式, 探索AD大鼠在工作记忆中，前额叶皮层Spike-LFP协同编码发生什么模式的缺损？探索这类协同编码缺损是如何导致AD工作记忆障碍的机制。

1.研究背景与科学问题：.老年性痴呆（AD）是认知和记忆力损害的中枢神经退行性疾病，工作记忆障碍是AD的主要病症。本项目研究的科学问题是工作记忆过程中，责任脑区两类不同模态神经电活动：锋电位（Spike）和局部场电位（LFP）在分别编码工作记忆的同时，多通道LFP-Spike是如何协同编码工作记忆信息的机制。.2.研究目的：.发展基于Spike和LFP熵协同编码的理论和算法；以正常大鼠与AD大鼠为研究对象，研究正常大鼠和AD大鼠组在Y迷宫工作记忆过程中前额叶皮层Spike- LFP熵协同编码特征模式, 探索AD大鼠在工作记忆中，Spike-LFP协同编码发生什么模式的缺损机制。.3.研究方法：.（1）实验研究：制备与验证工作记忆障碍（AD）模型大鼠；正常与AD两组大鼠Y迷宫工作记忆训练；应用清醒动物在体多通道微电极记录技术，记录大鼠在Y迷宫工作记忆过程中前额叶皮层16通道原始数据，从中获取多通道Spike和LFP数据。（2）发展基于Spike和LFP熵协同编码算法。（3）计算正常大鼠和AD大鼠组在Y迷宫工作记忆过程中Spike- LFP熵协同编码特征模式, 研究AD大鼠Spike-LFP协同编码的缺损机制。.4.研究结果：.（1）应用Aβ免疫组化实验结果验证AD组大鼠海马DG区和CA1区淀粉样斑块沉积；应用大鼠在Y迷宫的工作记忆功能测试，验证AD组大鼠工作记忆行为学障碍。.（2）工作记忆LFPs的特征频段为：theta、gamma。.（3）正常大鼠Y迷宫工作记忆行为学测试正确率达90%以上，AD大鼠工作记忆行为发生障碍（Y迷宫行为学正确率低于80%）.（4）发展两类Spike-LFP信息熵协同编码算法：基于Spikes熵值与LFPs熵值相关的协同编码算法，基于联合熵的LFP-spike协同编码算法。.（5）计算正常大鼠和AD大鼠组在Y迷宫工作记忆过程中Spike- LFP熵协同编码模式，结果表明：正常大鼠Spike- LFP（theta和gamma频段分量）熵协同编码了工作记忆，而且编码发生在工作记忆行为以前；AD大鼠在工作记忆过程中Spike- LFP熵协同编码发生了错误。