1、神经元自发放电混沌节律中的高阶非稳定周期轨道作者：菅忠 ，任维 ，胡三觉 ，万业宏 ，古华光 ，杨继庆 【关键词】 神经元 关键词: 神经元;自发放电;动作电位间期;混沌;非稳定周期轨道 0 引言 在神经元上记录到的放电多数为不规则模式，这类节律是否服从确定性混沌规律一直是研究的热点.混沌系统生成的奇怪吸引子包含无穷多的非稳定周期轨道（UPOs） ，它们构成了吸引子的骨架1 .运用实验数据集的非稳定周期轨道检测，可辨别节律中存在的确定性和可预报性 2 .我们分析大鼠坐骨神经结扎损伤模型的起步点的不规则节律，运用 UPOs分析确认其混沌性，进一步分析高阶的非稳定周期轨道. 1 方法 1.1 实验
2、性起步点放电的采集 实验选择成年 SD大鼠（体质量 150300g） ，按文献3所述制备坐骨神经慢性结扎损伤动物模型.在损伤区中枢侧约 20mm处另行切口，暴露坐骨神经，在显微镜下撕开神经外膜，分离神经细束离断细束与中枢的联系，将离断细束的中枢端挂于白金丝引导电极上，经 A/D转换将放电信号输入计算机（采样频率为 11.4kHz） ，运用阈值甄别提取峰峰间期（interspike intervals，ISI）数据用于分析. 1.2 UPOs 分析法 运用新近发展的 UPOs检测方法4 ，在延迟坐标嵌入相空间重构的基础上，利用建立在系统局部动力学特性上的算法对 ISI数据进行变换计算.经过变换的
3、数据点将集中在显著的 UPOs周围，通过观察辨别变换数据的分布峰寻找实验数据中存在的 UPOs.同时，使用替代数据多重实现和极值统计的方法，进一步检验所得变换数据分布峰的统计显著性4 . 2 结果 在 12例放电记录中，确认了 6例混沌放电记录.文献5 中对 6例的低阶 UPOs进行了报道，本研究发现了 1例新的更高阶的 UPOs.其第5阶 UPO的放电组合依次为 ISI1 =10.58ms，ISI2 =37.47ms，ISI3 =75.82ms，ISI4 =14.55ms，ISI 5 =74.05ms.该例其余各阶 UPO轨道分别为:一阶 无统计显著的轨道;二阶 ISI 1 =11.46ms
4、，ISI2=74.94ms;三阶 ISI =9.70ms，ISI 2 =24.68ms，ISI 3 =75.82ms;四阶无统计显著的轨道;五阶 ISI1 =10.58ms，ISI2 =37.47ms，ISI 3 =75.82ms，ISI 4 =14.55ms，ISI5 =74.05ms.上述各峰的统计显著性均大于 95%. 3 讨论 研究神经起步点自发放电的动态模式对认识中枢神经系统内众多节律性活动的产生机制具有重要价值.UP-Os 识别方法为定量化地研究放电节律特征提供了有效的手段.具有确定性演化规律的不规则动力学才可能存在高置信比的 UPOs分级，因此这种确定性判别方法具有更高可靠性.我
5、们应用 UPOs分析法，在实验性神经起步点自发放电不规则节律的 ISI序列中，检测到了高置信比的 UPOs高阶轨道，从而更进一步证明了起步点自发放电不规则节律的混沌性，提示出神经起步点可以处于确定性混沌性质的运动状态. 参考文献: 1Auerbach D，Cvitanovic P，Eckmann JP etal.Exploring chaotic motion through periodic orbits J.Phys Rev Lett，1987;58:2387-2389. 2Cvtanovic P.Invariant measurement of strange sets in terms
6、 of cycles J.Phys Rev Lett，1988;61:2729-2732. 3Bennett GJ，Xie YK.2A peripheral mononeuropathy in rat that produces disorders of pain sensation like those seen in man J.Pain，1988;33:87-107. 4So P，Francis JT，Netoff TI et al.Periodic orbits:A new lan-guage for neuronal dynamics J.Biophys J，1998;74:2776-2785. 5菅 忠，任维，胡三觉 et al.实验性神经起步点的不规则节律中的非稳定周期轨道J.生物物理学报，2001;17（1）:70-78.
