神经元范文10篇

神经元范文篇1

摘要：小波神经元网络比多层前馈神经网络具有更多自由度和更好的适应性。为更好地反映气象因素对负荷的影响及提高负荷猜测的精度，文章选用Morlet小波构建小波神经元网络，采用误差反传学习算法来练习网络，采用自学习隶属度分析聚类的新方法选择练习样本。并应用武汉电网近年的负荷数据和气象资料进行了建模和猜测，猜测结果表明所建立的小波神经元网络猜测模型具有较好的收敛性，采用自学习隶属度分析聚类方法选择练习样本能改善猜测精度。摘要：小波神经元网络；隶属度；短期负荷猜测；电力系统SHORT-TERMLOADFORECASTINGBASEDONWAVELETNEURALNETWORKABSTRACT摘要：Waveletneuralnetwork(WNN)possessesmoredegreeoffreedomandbetteradaptivitythanmulti-layerFPneuralnetwork.Tobetterreflecttheinfluenceofclimatefactorsonloadandimprovetheprecisionofloadforecasting,theMorletwaveletischosentoestablishawaveletneuronnetwork,thebackpropagatealgorithmisadoptedtotraintheWNNnetwork,anewmethodofanalyzingclusteringbyself-studymembershipisusedtotrainthesamples.TheloaddataandclimaticdataofWuhanpowernetworkinrecentyearsareappliedinmodelingandloadforecasting.TheforecastingresultsshowthattheestablishedWNNmodelpossessesbetterconvergenceandtheforecastingprecisioncanbeimprovedbychoosingtrainingsampleswithanalyzingclusteringbyself-studymembership.KEYWORDS摘要：Waveletneuralnetwork；Membership；Short-termloadforecasting；Powersystem1引言短期负荷猜测是负荷猜测的重要组成部分，是电力系统运行调度中的重要内容。国内外已提出了多种短期负荷猜测方法，如多元回归、ARMA模型、人工神经元网络方法等。可归类为摘要：①利用负荷的自身发展规律，如ARMA模型[1等；②负荷发展规律和气象因素相结合，如ANN(ArtificialNeuralNetwork)方法[2；③其他方法，如小波分解法[3-5、模糊聚类法[6及混沌算法[7。人工神经网络以其强大的多元性映射能力能够准确捕捉并学习负荷值和天气之间的非线性关系，使考虑气象因素的电力系统短期负荷猜测成为可能。近年来它一直受到密切关注，且已成为解决电力负荷猜测新问题的有效计算工具。小波在分析非固定信号和构造非线性函数模型方面具有卓越性能，因此结合了小波基函数的小波神经元网络(WNN)比一般神经网络具有更多的优越性。为更好地反映气象因素对负荷的影响及提高负荷猜测的精度，本文构建了一种小波神经元网络负荷猜测模型，以Morlet小波取代Sigmoid函数，采用误差反传学习算法来练习网络，采用自学习隶属度分析聚类方法来选择练习样本。2小波及小波变换基本小波或母小波定义为满足相容性条件(如式(1)所示)的平方可积函数φ(t)∈L2(R)(L2(R)为二尺度空间)式中a、b为实数，且a≠0，称φab(t)为由母小波(t)生成的依靠于参数a、b的连续小波，也称为小波基。设反映负荷变化规律趋向的函数为f(t)∈L2(R)，定义其小波变换wf(a,b)为3小波神经元网络3.1基本原理小波神经元网络是基于小波分析的具有神经元网络思想的模型，即采用非线性小波基取代常用的非线性Sigmoid函数，通过线性叠加所选取的非线性小波基来拟合负荷历史数据序列。负荷曲线y(t)可采用小波基φab(t)进行如下拟合摘要：式中为负荷曲线y(t)的猜测值序列；Wk、bk、ak分别为第k个权重系数和第k个小波基的平移因子和伸缩因子；n为小波基个数。在小波神经元网络中，小波神经元负责对输入信号进行预处理，再将其传递到多层感知器。采用神经元网络学习算法练习网络，在迭代过程中调整网络的各个参数和小波系数，使输出误差最小化。3.2网络结构图1为4层小波神经元网络，图中输入层有I个神经元，xi为其第i个输入量；小波变换层有J个神经元，、vj分别为其第j个输入量和输出量隐层有K个神经元，yk为其第k个输出量；输出层有1个神经元，输出结果为Om，代表猜测日第m个猜测点的负荷值式中Ψs,t,j为小波变换函数；Wij、Wjk和Wk分别为输入层和小波层、小波层和隐层、隐层和输出层之间的连接权值。考虑到Morlet小波的简明表达方式，选择Morlet小波作为网络隐含层的变换基函数式中xz=(x-tj)/sj，sj为小波神经元j的放缩系数，tj为小波神经元j的平移系数。神经元学习算法用于修正sj和tj以及网络输出线性组合的权值Wij、Wjk和Wk，通过最小化误差能量函数优化这些网络参数。简化式(7)、(8)，取g(x)=x，小波神经元网络的输出Om可表示为式中D为练习样本数目；为第d个样本的第m个期望输出值。3.3小波神经元网络的误差反传学习算法为使误差Em最小，采用梯度下降法学习函数作为小波神经元网络的学习法则。该学习过程和普通神经元网络的算法相同。根据式(5)-(7)和式(8)，可得到Em的负梯度值，由此推出和该WNN每个参数有关的局部误差函数。如由局部误差函数值构造出梯度矢量，该WNN参数即可用梯度下降法更新确定。对于式(11)的Em，对于第d个样由于小波基函数对放缩系数和平移系数非凡敏感，因此小波基节点数应足够大，以确保神经元网络的稳定性。此外，本文模型的网络参数初值选取如表1所示。4小波神经元网络猜测模型的建立4.1采用改进隶属度分析聚类法选择练习样本为避免气象突变、日期、星期类型的不同导致负荷模式的不同，从而显著增加神经元网络的练习时间并影响猜测精度，需从历史数据中选取和猜测日的特征量最为接近的历史日的数据作为练习样本，聚类分析是选择样本的有效手段。在短期负荷猜测的数据聚类中主要考虑的聚类特征指标有摘要：最高温度、最低温度、平均温度、风力、可见度、湿度、天气类型、舒适度指数以及日期、星期等。这些因素对负荷变化的影响程度不同，其中最高温度、最低温度的变化对负荷变化的影响最大，且各因素的取值范围和正常变化范围也不同。本文采用自学习加权隶属度函数来进行模糊聚类分析。假设有K个负荷日，特征量的个数为M，第k个负荷日的第j个特征量表示为ykj，将其作如下归一化处理各特征量的隶属度函数表达式为式中μkj为第k个负荷日的第j个特征变量的隶属度值；gj为猜测日(即聚类中心)的第j个特征变量；设置阈值λ来确定练习样本，λ越大符合选择条件的练习样本数越少。采用监督式学习来决定权值wj。定义目标函数为式中nL为学习的样本数目；yi＝Li/L0；L1为历史日i的负荷总量；L0为目标日的负荷总量；ti为历史日i和目标日的相似度值，即隶属度值。采用梯度下降法来调整权值使式(22)达到最小值。4.2WNN的构建和练习本文构建的WNN网络有55个输入神经元(如表2所示)，112个小波层神经元，30个隐含层神经元，1个输出神经元。需指出的是，隐含层神经元最适宜的数目取决于误差检验，WNN网络通过未参加练习的某一阶段的历史数据来检验误差。练习中取近60天的历史数据运用上述基于隶属度分析的聚类方法来选取小波神经元网络的练习样本(10个)和检验样本(5个)。通过误差检验来确定隐含层神经元的数目。5算例基于本文的模型原理和建模步骤，采用C语言编写出小波神经元网络负荷猜测程序。利用湖北省武汉市1999年5月-12月的历史气象和负荷数据进行猜测摘要：①WNN网络和BP网络的性能比较(10个样本批量练习，单点输出条件下)见表3；②采用本文模型对武汉市电网负荷进行猜测，将其猜测结果和使用普通BP神经元网络的结果进行比较。表4为采用小波神经元网络方法对1999年5月21日-1999年5月27日的负荷进行猜测的平均相对误差和普通BP网络的比较，结果表明本文猜测算法稳定实用，能够改善猜测精度。6结论本文探索了小波神经元网络用于解决短期负荷猜测的能力。探究表明恰当地选择练习样本和合理地选择网络结构是影响WNN网络猜测精度的主要因素。小波神经元网络具有比BP网络更快的收敛速度，改进隶属度聚类方法的应用可改善负荷大波动日的猜测精度。参考文献[1施泉生(ShiQuansheng)．短期负荷预告模型库的探究及应用(Astudyandapplyonmodelsystemofshort-termloadforecasting)[J．系统工程理论和实践(SystemEngineeringTheoryandPractice)，1996，16(7)摘要：99-104．[2ParkDC，El-SharkawiMA，MarksRJIIetal．Electricloadforecastingusinganartificialneuralnetwork[J．IEEETransactionsonPowerSystems，1991，6(2)摘要：442-449．[3邰能灵，侯志俭，李涛，等(TaiNengling，HouZhijian，LiTaoetal)．基于小波分析的电力系统短期负荷猜测方法(Newprinciplebasedonwavelettransformforpowersystemshort-termloadforecasting)[J．中国电机工程学报(ProceedingsoftheCSEE)，2003，23(1)摘要：45-50．[4冉启文，单永正，王骐，等(RanQiwen，ShanYongzheng，WangQietal)．电力系统短期负荷预告的小波-神经网络-PARIMA方法(Wavelet-neuralnetworks-PARIMAmethodforpowersystemshorttermloadforecasting)[J．中国电机工程学报(ProceedingsoftheCSEE)，2003，23(3)摘要：38-42．[5谢宏，陈志业，牛东晓(XieHong，ChenZhiye，NiuDongxiao)．基于小波分解和气象因素影响的电力系统日负荷猜测模型探究(Theresearchofdailyloadforecastingmodelbasedonwaveletdecomposingandclimaticinfluence)[J．中国电机工程学报(ProceedingsoftheCSEE)，2001，21(5)摘要：5-10．[6姜勇(JiangYong)．基于模糊聚类的神经网络短期负荷猜测方法(Short-termloadforecastingusinganeuralnetworkbasedonfuzzyclustering)[J．电网技术(PowerSystemTechnology)，2003，27(2)摘要：45-49．[7李天云，刘自发(LiTianyun，LiuZifa)．电力系统负荷的混沌特性及猜测(Thechaoticpropertyofpowerloadanditsforecasting)[J．中国电机工程学报(ProceedingsoftheCSEE)，2000，20(11)

神经元范文篇2

关键词：Lonworks；神经元芯片；并行口I/O模式；TMPN3150

1引言

1993年美国Echelon公司发明了Lonworks技术，该技术提供了一个开放性很强且无专利权的底层通讯网络——局部操作网络（LON）。该通信协议采用Lontalk协议，网络上的节点采用神经元芯片。神经元芯片（Neuron芯片）是Lonworks技术的核心，它含有Lontalk协议的固态软件（简称为固件），因而能进行可靠地通讯。为了实现Neuron芯片与I／O设备之间的通信，Neuron芯片的11个引脚可定义为34种I／O对象，其中包括并行I／O对象、串行I／O对象、直接I／O对象、定时／计数器输入对象等。用户可根据实际应用的需要在应用程序中定义不同的I／O对象，然后调用ioin或ioout等函数来实现对I／O对象的数据读写操作，即实现Neuron芯片与I／O设备之间的通信。文中介绍了神经元芯片的一种I／O应用模式，即并行I／O模式（ParallelI／OMode）。该神经元芯片采用日本东芝公司的TMPN3150芯片。

RS－232标准是一种常见的电气和通讯接口标准，而Lonworks现场总线在网络通讯方面具有突出的优点（如网络物理层支持多种通信介质，支持多种网络拓扑结构等），它以其突出的统一性、开放性及互操作性受到各行各业的重视，并且作为现场总线中的佼佼者在国内各个领域的测控系统中广泛流行。因此，将现场设备的RS－232信号转换为包含LonTalk协议的信息来实现与其它LON节点以及LON网络管理设备之间的通讯，具有拓宽LON应用范围的意义。笔者基于神经元芯片的并行I／O应用模式设计了一个适配器，从而实现了RS－232通信网络与Lonworks现场总线的集成。

图1基于TMPN3150的RS-232网络与Lonworks现场总线的适配器硬件框图

2神经元芯片的并行I／O应用模式

通过定义并行I／O对象，Neuron芯片可以实现与外接各类微处理器之间的双向数据通信，并行口的速率可达3．3Mbps。并行I／O对象利用Neuron的11个I／O口进行通信，其中IO0～IO7为8根数据线，IO8～IO10为控制信号线。并行口的工作方式有3种，即master、slave－A和slave－B。在不同模式下，IO8～IO10这3根控制信号线的意义不同。笔者应用的是slave－A模式，即从A模式。

在从A模式中，IO8为片选信号线（CS），IO9为读写信号线（R／W），IO10为握手信号线（HS）。在此模式中，应将Neuron芯片作为从机（slave），微处理器作为主机（master），主机和从机之间的数据传输可通过虚拟的写令牌传递协议（virtualwritetoken－passingprotocol）来实现。主机和从机交替地获得写令牌（writetoken），拥有写令牌的一方既可以写数据（不超过255个字节），也可以不写任何数据而传送一个空令牌。传送的数据要遵从一定的格式，即在要传送的数据前面加上命令码和所传数据的长度，命令码有CMD＿XFER（写数据）、CMD＿NULL（传递空令牌）、CMD＿RESYNC（要求从机同步）、CMD＿ACKSYNC（确认同步）等四种，最后以EOM字节结束。其中写数据和传递空令牌的格式分别为：

在通信以前，主机和从机之间应先建立握手信号，即HS信号有效（由TMPN3150的固件自动实现），然后，主机再送一个CMD＿RESYNC命令要求从机同步。当从机接收到这个信号后，则发送CMD＿ACKSYNC以表示同步完成，可以通信了。此后，写令牌就在主机和从机之间无限的交替传递，拥有写令牌的一方可以向数据总线上写数据，即主机可以往从机写数据，从机也可以将数据传往主机。

3实例应用

基于上述神经元芯片TMPN3150的并行I／O应用模式来实现RS－232通信网络与Lonworks现场总线的集成适配器主要由Lonworks控制模块和MCS51系列的P89C51单片机两大部分组成。其中Lonworks控制模块用于Lonworks现场总线的网络通信管理，P89C51和MAX232芯片则用来实现RS－232通信网络的链路和协议。其硬件框图如图1所示。

适配器的软件编写应包括两个部分。一部分为对主机程序的编写，可用C语言编写。因为从机（TMPN3150芯片）的并行模式是在芯片内部定义的，它遵从虚拟的写令牌传递协议，所以需要编写P89C51程序来模拟TMPN3150的I／O并行口的从A模式，该程序主要完成与TMPN3150的同步、握手、令牌的传送以及并行口数据的读写等四项工作。另一部分是编写从机程序，该程序应使用神经元芯片的编程语言——NeuronC语言来编写。当从机将并口得到的报文进行解析后，本系统将利用NeuronC的消息传送机制将解析的消息传送给适配器下层的应用节点，同时将适配器下层的应用节点以消息形式传送上来的数据或信息所构成的P89C51能识别的报文通过并口传送给P89C51。

神经元范文篇3

【关键词】铅；硒；海马；神经元；神经突起

铅具有显著的神经发育毒性。毒理学实验和人群流行病学调查表明，铅能对神经系统造成不可逆性损害，严重损坏海马神经元，影响学习、记忆及行为发育〔1，2〕。硒有防止铅吸收和加速其排泄的作用，因此，硒有可能成为有效防治铅神经毒性的重要资源〔3〕。为了解硒拮抗铅神经毒性的效果和研究其拮抗作用机制，同时也为更多有效地利用硒，本试验对体外原代培养的Wistar乳鼠海马神经元进行低剂量PbCl2和Na2SeO3染毒，观察低水平铅、硒单独和联合作用对神经细胞生长和存活的影响。

1材料与方法

11材料

111试剂解剖液、种植培养液、无血清培养液［由98%Neurobasal培养基和2%B27(美国Gibco公司)无血清培养基添加剂和1%的青霉素、链霉素和005mol/L的谷氨酰胺(美国Sigma公司)组成］；胰酶、DNaseⅠ、左旋多聚赖氨酸和台盼兰(美国Sigma公司)；PbCl2(上海试四赫维化工有限公司)；Na2SeO3(天津化学试剂研究所)。神经元特异性烯醇化酶(NSE)抗体和神经丝蛋白(NF)抗体(北京中山生物技术有限公司)。

112仪器CO2细胞培养箱(美国ShelLab公司)；全自动图像分析系统(德国KONTRON公司)；图像摄录输入仪(日本JVC公司)；倒置显微镜(德国ZEISS公司)。

113动物出生24h内Wistar大鼠(中山大学北校区动物中心)。

12方法

121海马神经细胞的分散、移植和培养参考文献〔4〕，将乳鼠全身消毒后分层剪开头皮和颅骨，暴露两侧脑半球，分开颞叶皮层，暴露并取出海马回，置解剖液中；清洗后剪碎成糊状，0125%胰酶消化20min，终止消化后离心、过筛、CO2培养箱内培养。第2d更换无血清培养液，以后每隔2d换液1次，每次更换一半培养液。培养第2，3，4，5，6和7d在倒置显微镜下观察细胞生长情况。

122分组及染毒设对照组、Pb组、Se组、Pb+Se组和先Pb后Se组。对照组加入30μl的磷酸盐缓冲液，Pb组加入30μlNa2SeO3，Pb+Se组同时加入PbCl2和Na2SeO3各30μl，先Pb后Se组于培养第2d换液时加入30μl的PbCl2，次日半量换液并加入30μl的Na2SeO3。使PbCl2、Na2SeO3的终浓度分别为1×10-5mol/L和2×10-6mol/L。以后换液时补入相应量的PbCl2或Na2SeO3，维持终浓度不变。

123神经元存活率的测定每次到培养的时间终点，收集细胞，洗涤定容后取10μl细胞悬液台盼兰拒染法进行镜下活细胞计数，获得各个剂量组不同时间终点的活细胞总数，再分析与同一观察时间的对照组的活细胞总数，比较计算各组细胞的相对存活率。

124神经元突起的测定倒置显微镜下(200×)，随机选择3个视野，利用图像自动分析仪测量形态可辨的所有神经元突起的长度。

2结果

21海马神经元形态观察对照组和单独硒作用组的海马神经元镜下呈圆形，体积小，透亮，散在分布；培养2h后开始贴壁，6h后绝大部分细胞已贴壁，光晕明显；12h细胞几乎全部贴壁，且长出短小的突起；2d后细胞有明显增长的突起，胞体饱满多数呈梭形、锥形，胞浆丰富，核大，核仁隐约可见，背景中可见极少数扁平状多边形的神经胶质细胞铺垫；5～6d细胞相互间搭连成片，胞体间突起连接成网状逐渐明显；7d神经元数目不等地聚集成团，突起联结成网。与对照组比较，单独硒作用组的神经元胞体更丰满，神经元突起更长、更粗壮。铅单独作用组(10-5mol/L)的神经元生长改变情况如下：(1)贴壁减少：24h后，培养基中悬浮细胞数目较对照组多，贴壁细胞数减少，致使细胞在培养皿底部分布不均匀；(2)生长迟缓：第3d与对照组比较，散在分布的小体积圆形透亮细胞仍然较多，形态和大小与细胞刚种植时的情形无明显差别；(3)出芽延迟：对照组12～24h即可见短小突起，铅细胞种植后第2d才开始看见细胞变成梭形，伸出短小突起；(4)碎片增多：倒置显微镜下的视野中悬浮细胞和死亡细胞的碎片较多，培养后第7d，培养皿中的神经元已极其稀疏；(5)成团提前：正常神经元在本培养条件下第7d可见明显的成团现象，铅组于第4d即可见神经元细胞5～10个聚齐成团，第5d可见成团细胞中间神经元边界模糊，核仁消失，部分出现裂解，第7d成团神经元消失，皿中细胞数目显著减少。铅硒同时作用组神经元生长的改变情况与铅作用组相似，也出现了贴壁减少、生长迟缓、碎片增多和成团提前的改变，但是二者不完全相同，铅硒同时作用组神经元出芽晚于对照组但较铅组早，培养第6和第7d，贴壁神经元数目明显较铅组多。先加铅后加硒作用组早期改变与铅组相同，但从培养第4d开始，与铅组相比，贴壁神经元数目增多，细胞碎片减少，突起较多且较为粗壮。

22海马神经元存活率分析(表1)表1可见，10-5mol/L铅引起神经元存活率明显下降；单独硒(2×10-6mol/L)对海马神经元存活率的影响不明显；铅硒同时孵育组，存活率最低，提示使用的硒作用剂量可能偏高。

表1Pb、Se对海马神经元存活率的影响（略）

23海马神经元突起长度分析(表2)表2可见，10-5mol/L铅明显抑制了原代培养的海马神经元突起生长(P005)，单独硒(2×10-6mol/L)作用有明显促进海马神经元突起生长的作用，尤其在神经元突起生长早期(P005)；铅和硒共同孵育时，培养早期硒能拮抗铅对神经元突起延伸的抑制(P005)，但随着培养时间延长，这种拮抗作用变得不明显。

表2Pb、Se对海马神经元突起长度的影响（略）

注：与对照组比较，aP005；与Pb组比较，bP005；与Se组比较，cP005

3讨论

低剂量的铅一方面可以引起包括神经细胞在内的多种细胞发生凋亡〔4，5〕，另一方面可以通过多种途径引发神经元死亡〔6，7〕。因此，本研究所观察到的铅抑制体外培养的神经元的存活，应该是铅诱导神经元凋亡和诱发神经元坏死共同作用的结果。本次实验发现，硒对体外培养的海马神经元突起的生长有很明显的促进作用，但作用机制不清楚，硒是否在神经元生长发育过程中参与了对神经细胞粘附因子(NCAM)表达调控需进一步研究。本实验中未观察到硒对体外培养的海马神经元的存活有明显的影响。铅硒共育组较铅组在神经元突起长度上存在差异，尤其在生长早期，提示硒对铅抑制神经元突起生长具有一定的拮抗作用，至于这种拮抗作用随培养时间延长而逐渐减弱至不显著，认为可能与铅的毒作用剂量过高有关，从神经元存活率的结果也能反映这一点，由于高剂量的铅导致对神经元生长的累积毒效应已经超过了硒的拮抗能力。提示应进一步降低铅的毒作用剂量再进行观察研究。

参考文献

〔1〕StewartWF,StewatBS,SimonD,etal.Neurobehavioralfunctionandtibialandchelatableleadlevelsin543formerorganoleadworkers［J］.Neurology,1999,52(8):1610-1617.

〔2〕胡前胜，董胜璋，任铁玲，等.儿童齿铅与智商关系流行病学研究［J］.环境与健康杂志，1999，16(1)：16.

〔3〕NehruB,DuaR.Theeffectofdietaryseleniumonleadneurotoxicity［J］.JEnvironpatholtoxicoloncol,1997,16(1):47-50.

〔4〕DelaFuenteH,PortalesPerezD,BarandaL,etal.Effectsofarsenic,cadmiumandleadontheinductionofapoptosisofnormalhumanmononuclearcells［J］.ClinExpImmunol,2002,129(1):69-77.

〔5〕HeL,PobenzAT,MedranoCJ,etal.Leadandcalciumproducerodphotoreceptorcellapoptosisbyopeningthemitochondrialpermeabilitytransitionpore［J］.JBioChem,2000,275:12175-12184.

神经元范文篇4

氟西汀是5-羟色胺（5-HT）再摄取抑制剂之一，是应用较广的抗抑郁药。氟西汀除有抗抑郁作用外，尚可治疗其他中枢神经系统疾病。有研究表明，氟西汀对海马的神经保护作用是其发挥抗抑郁效应的机制之一［1］。关于氟西汀对体外培养的海马神经元生长的影响未见报道，本研究初步探讨了氟西汀对原代培养的海马神经元生长的影响。

1材料与方法

1.1新生大鼠海马神经元的分离和培养

技术方法在参考文献［2］基础上加以改进。取出生24h内的新生SD大鼠（东南大学医学院动物实验中心提供），无菌分离出双侧海马，用显微剪剪碎，D-Hank''''s液清洗2或3次，将剪碎的海马组织转移至离心管中，加入等量0.25%的胰酶（美国Sigma公司），37℃消化30min，中间振摇1或2次，加入10%的DMEM/F12（美国Gibco公司）5ml，轻轻吹打15次，然后1000r·min-1离心5min，制成单细胞悬液，置于CO2培养箱（德国Heraeus公司产品）中，差速贴壁30min，去除成纤维细胞，吸取未贴壁的细胞，并用200目的不锈钢滤网过滤，收集过滤后的单细胞悬液于培养皿中，然后至离心管中，取一滴单细胞悬液进行计数，并用DMEM/F12将细胞密度调到1×106ml-1，然后接种于200μg·ml-1多聚赖氨酸（美国Sigma公司）包被的6孔培养板中，转移至培养箱内培养，4h后换为无血清培养基，即含2%B27的Neurobasl培养基（美国Gibco公司），以后每3天半量换液1次。使用培养6d的神经元进行染色鉴定。

1.2大鼠海马神经元的鉴定

1.2.1烯醇化酶（NSE）免疫细胞化学染色

取培养6d6孔培养板中的盖玻片进行神经元特异的NSE免疫组织化学染色。弃去培养液，4%多聚甲醛室温固定1h，加入0.3%H2O2甲醇去除内源性过氧化氢酶，0.1%TritonX-100破膜，10%绵羊血清封闭，加入一抗1∶200兔抗鼠NSE抗体，4℃湿盒过夜，0.01mmol·L-1PBS清洗，加入二抗1∶200生物素化的山羊抗兔IgG，放入37℃温箱孵育60min;0.01mmol·L-1PBS清洗，滴加SABC过氧化物酶复合物，37℃温箱中孵育60min，0.01mmol·L-1PBS清洗，滴加DAB显色液作用3～10min，自来水冲洗后，常规脱水，透明封片。光镜下观察NSE表达阳性细胞。

1.2.2尼氏染色

6孔培养板的细胞培养7d时，取出盖玻片进行尼氏染色。弃去培养液，0.01mmol·L-1PBS清洗，4%多聚甲醛室温固定1h，0.01mmol·L-1PBS清洗3次，氯仿中1min，95%、70%乙醇各1min，蒸馏水清洗，置于1%甲苯胺蓝染液中染色20min，95%乙醇分化，在显微镜下观察控制，时间以尼氏体显示清晰为准，37℃干燥，二甲苯透明，中性树脂封片，光学显微镜下观察。

1.3实验分组

在培养的第3天加入氟西汀（常州第四制药厂生产），根据药物浓度不同，将实验细胞分为5组，分别加入1、10、20、40μmol·L-1氟西汀;正常对照组加入等体积的培养基。

1.4海马细胞形态定量分析

倒置相差显微镜（德国Zeiss公司产品）下观察加药48h后的海马神经元形态，每组各孔随机选择20个视野（每个视野0.17mm2），记录每个视野内细胞长出突起的神经元数目，目镜测微尺随机测量15个神经元突起的长度和胞体的长径。

1.5统计学处理

应用SPSS12.0软件进行统计分析，各项检测结果以x-±s表示。多组比较及组间两两比较采用方差分析。

2结果

2.1海马神经元形态学观察

倒置相差显微镜下观察，培养1d，细胞绝大部分贴壁，细胞形态大小不一，以单突起的小细胞为主。培养6d，神经元胞体较大，突起进一步增多、延长，并形成稀疏的网络（图1）。培养12d，神经元胞体进一步增大，突起形成比较稠密的网络。培养24d，神经元胞体出现空泡，部分神经元死亡，胞体崩解，突触断裂。

2.2海马神经元鉴定

NSE免疫细胞化学染色:染色后光镜下观察第6天的神经细胞，胞浆和突起被染成棕黄色为NSE抗体表达阳性细胞，以3个视野中阳性神经元的数目占总细胞的比例为神经元纯度，经鉴定神经元的纯度为90%。见图2A。

2.3氟西汀对海马神经元形态学的影响

结果见表1和图3。不同浓度的氟西汀对海马神经元形态学指标的影响是不同的，10μmol·L-1氟西汀组海马神经元与正常对照组相比，有突起的神经元数目增加、最长突起长度增长（P<0.05）;40μmol·L-1氟西汀组海马神经元与正常对照组相比，有突起神经元数目减少（P<0.05），最长突起长度及胞体长径无显著性差异（P>0.05）;1、20μmol·L-1氟西汀组海马神经元与正常对照组相比，有突起神经元数目、最长突起长度及胞体长径无显著性差异（P>0.05）。表1氟西汀对加药48h海马神经元形态学的影响（略）

3讨论

本实验严格控制胰酶的量和消化时间，采用了0.25%胰蛋白酶低浓度溶液、30min长时间消化的方法，尽可能减少分离过程中的化学损伤。为了避免操作过程中的机械损伤，分离时动作轻柔，规律换药，每72h半量换液1次，换液时速度快，以减少对神经元生长的影响。本实验采用了差速贴壁生长，去除了成纤维细胞，并采用B27无血清培养基，可以选择性地促使神经元生长，抑制非神经元的生长和繁殖［3］，从而可以纯化海马神经元。NSE是神经元分化成熟的特异性标志酶之一，它主要表达于神经元的胞体、轴突、树突部分［4］，通过NSE免疫细胞化学染色方法，可以鉴定体外培养的新生大鼠海马神经元及其纯度。本实验通过NSE免疫化学染色，发现大部分细胞胞浆和突起被染成棕黄色，计数阳性细胞百分率为90%。尼氏体是神经元的特征性结构之一，存在于神经元胞体和树突内，可被碱性染料染成深色的颗粒和斑块，它是细胞内的一种蛋白质合成装置，可作为观察神经细胞功能状态的灵敏指标。本实验观察到培养的海马神经元胞质内尼氏体数量较多，说明培养的海马神经细胞生长良好。NSE免疫细胞化学染色和尼氏染色结果提示，本实验能培养出纯度较高、生长良好的海马神经元。氟西汀不仅是广泛应用的抗抑郁药，而且可以用于治疗癫痫、偏头痛、认知障碍、焦虑障碍、儿童孤独症等诸多神经精神疾病。目前研究认为，氟西汀抗抑郁效应与它对海马的神经保护作用有关，这种作用可能是通过促进海马细胞增殖来抵抗神经元的萎缩和丢失来实现的。李鹂等［1］研究发现，氟西汀在显著改善抑郁大鼠抑郁行为的同时，增加了海马齿状回神经前体细胞的数目，其增殖也增强，推测促进海马神经元再生可能是氟西汀治疗抑郁症的机制之一。李云峰等［5］通过慢性应激建立小鼠抑郁模型，认为氟西汀促进海马齿状回神经元再生可能是抗抑郁剂共同作用机制之一，并且可能与提高海马BDNF水平密切相关。一些临床研究的结果也提示抗抑郁药具有神经保护作用。Santarelli等［6］

研究发现5-HT再摄取抑制剂能部分逆转认知功能障碍大鼠海马齿状回神经元增殖减少及树突萎缩，并能促进海马神经元的再生和存活。Yatte等［7］通过高分辨率的MRI和立体定位方法测定海马容量，发现持续性接受抗抑郁药物治疗与只在发作时接受治疗的患者相比，海马容量无显著性降低。

本研究首次以体外培养的新生SD大鼠海马神经元为模型，通过细胞形态定量分析，探讨氟西汀对海马神经元生长的影响。Chiou等［8］通过MTT方法，发现浓度在55μmol·L-1以下的氟西汀可明显促进海马神经干细胞存活，在20μmol·L-1时达到高峰。根据Chiou等［8］的研究结果，本实验选择了浓度分别为1、10、20、40μmol·L-1的氟西汀来干预海马神经元。结果发现不同浓度的氟西汀对海马神经元形态学指标的影响是不同的，10μmol·L-1氟西汀组海马神经元与正常对照组相比，有突起的神经元数目增加、最长突起长度增长（P<0.05）;40μmol·L-1氟西汀组海马神经元与正常对照组相比，有突起神经元数目减少（P<0.05），最长突起长度及胞体长径无显著性差异（P>0.05）;1、20μmol·L-1氟西汀组海马神经元与正常对照组相比，有突起神经元数目、最长突起长度及胞体长径无显著性差异（P>0.05）。结果表明氟西汀对海马神经元生长的影响有浓度依赖性，浓度过低（1μmol·L-1）对海马神经元生长的作用不明显，适当浓度（10μmol·L-1）可以促进海马神经元的生长发育，浓度过高（40μmol·L-1）则抑制海马神经元的生长。本实验中氟西汀浓度为40μmol·L-1即出现对海马神经元的抑制作用，与Chiou等［8］研究结果不完全一致，表明氟西汀对海马神经元和神经干细胞的影响存在差异。氟西汀促海马神经元生长的机制尚不明了，有研究［9］表明，长期给予氟西汀后，大鼠海马神经元的脑源性神经营养因子（BDNF）mRNA表达明显高于对照组，而BDNF具有很强的刺激和促进神经细胞生长和分化，维持神经细胞存活和正常功能的作用，Dwivedi等［10］发现氟西汀不仅能够增加海马BDNFmRNA的表达，还可以逆转皮质酮导致的海马BDNFmRNA表达的降低。据此可以推测，氟西汀促海马BDNF表达可能是促海马神经元生长的机制之一。非营养因子家族，包括睫状神经营养因子、胶质细胞源性神经营养因子、成纤维细胞生长因子等，都能促进海马神经元的生长，氟西汀是否也可能通过上调这些因子的表达而促进海马神经元的生长有待研究。

本实验结果提示，氟西汀可以促进新生大鼠海马神经元的生长，这为氟西汀治疗与海马损害有关的神经精神疾病提供实验基础和理论依据。氟西汀促海马神经元生长的确切机制尚待进一步探讨。

【参考文献】

［1］李鹂，涂自良，杜士明，等.氟西汀对实验性抑郁症大鼠抑郁行为及海马神经元再生的影响［J］.医药导报，2006，25（4）:280-282.

［2］BrewerGJ.Isolationandcultureofadultrathippocampalneurons［J］.JNeurosciMethods，1997，71（2）:143-155.

［3］BrewerGJ，TorricelliJR，EvegeEK，etal.Optimizedsur-vivalofhippocampalneuronsinB27-supplementalneuron-basal，anewserum-freemediumcombination［J］.JNeurosciRes，1993，35（5）;567-576.

［4］SchmechelDE，BrightmanMW，MarangosPJ.Neuronsswitchfromnon-neuronalenolasetoneuron-specificenolaseduringdifferentiation［J］.BrainRes，1980，190（1）:195-214.

［5］李云峰，刘艳芹，张有志，等.抗抑郁剂对慢性应激小鼠海马神经元再生的影响［J］.中国药理学通报，2004，20（4）:385-388.

［6］SantarelliL，SaxeM，GrossC，etal.Requirementofhipp-ocampalneurogenesisforthebehavioraleffectsofantide-pressants［J］.Science，2003，301（5634）:805-809.

［7］YatteI，ShelineMD，MokhtarH，etal.Untreateddepressionandhippocampalvolumeloss［J］.AmJPsychiatry，2003，160（7）:1516-1518.

［8］ChiouSH，ChenSJ，PengCH，etal.Fluoxetineup-regu-latesexpressionofcellularFLICE-inhibitoryproteinandin-hibitsLPS-inducedapoptosisinhippocampus-derivedneuralstemcell［J］.BiochemBiophysResCommun，2006，343（2）:391-400.

神经元范文篇5

【关键词】温度敏感性；膜片钳术；神经节,脊；神经元【Abstract】AIM:Tostudytheeffectsoftemperatureonmediumdiameterprimarysensoryneuronsinratdorsalrootganglion(DRG).METHODS:WholecellpatchclamprecordingwasperformedonmediumdiameterDRGneuronsfreshlyisolatedfromratsforobservingthefiringcharacteristicsbytemperaturegradientstimulation.RESULTS:AccordingtothefiringcharacteristicsoftheprimarysensorymediumneuronstothetemperaturechangesinratDRG,therewere2classesofcells:InclassⅠ,themediumneuronwastemperaturesensitiveneuron.Allornoneactionpotentialscouldbegeneratedandthenumberofspikesandthefrequencydecreasedwithincreaseofthetemperature,andviceversa.Thecoldsensitiveneuronwasvoltagedependent.InclassⅡ,themediumneuronwastemperatureinsensitiveneuron.Itonlyhadsingleactionpotentialwithincreaseordecreaseofthetemperature,andtheamplitudeofthesingleactionpotentialdecreasedwithincreaseofthetemperature.CONCLUSION:ThetwoclassesofratDRGmediumneuronshavedifferentthermosensitivity.【Keywords】thermosensitivity;patchclamptechniques;ganglia,spinal;neurons【摘要】目的：观察大鼠背根节(DRG)中型神经元的温度敏感性.方法：在新鲜分散的大鼠背根节中型神经元运用全细胞膜片钳技术，观察给予不同温度梯度刺激下引起细胞放电的特征.结果：根据大鼠背根节中型神经元在不同温度梯度刺激下的放电特征可将它们区分为两类温度敏感神经元.Ⅰ类神经元的温度敏感性与冷温度变化密切相关，随着温度的升高而引发的逐渐增强的膜电位超级化可引发频率由高到低的动作电位.随着温度的降低神经元又表现出频率由低到高的动作电位变化.动作电位的幅值一致，符合“全或无”定律.该类神经元具有电压依赖性.Ⅱ类神经元的兴奋性与温度变化的关系不明显，随着温度升高或降低，神经元只出现一个动作电位，其频率没有变化，仅仅表现在随温度升高，动作电位的幅值降低，温度降低后，其幅值又恢复.结论：大鼠DRG两类神经元在温度变化一致的情况下各具不同的冷温度敏感性.【关键词】温度敏感性；膜片钳术；神经节,脊；神经元0引言为了生存和适应自然界各种变化,温度感受是动物最基本的生物行为.动物通过特殊的温度感受器来感知冷和热.依据细胞所具有不同的冷热温度感受器，可简单将其温度敏感性分为三类.这种分类在神经系统具有一定的普遍性［1-2］.背根节(dorsalrootganglion,DRG)是外周感受信号传向中枢所经的第一站，节内细胞复杂多样，其中中、小型细胞传递的信息和冷热觉的关系密切.目前关于背根节小细胞和冷温度敏感性关系的研究报道较多［3-5］，但有关中型细胞和温度感受及传递关系的研究较少.本研究采用全细胞膜片钳方法初步探讨背根节上中型神经元的温度敏感性，旨在深入了解初级感觉神经元在温度感受与传递中的作用机制.1材料和方法1.1材料SD大鼠体质量50~60g，雌雄不拘，由第四军医大学实验动物中心提供；胰蛋白酶(Ⅰ型)，胶原酶(Ⅲ型)，MgATP均购自美国Sigma公司；Axon200A放大器，美国Axon公司；半导体温度计(7151型)，上海医用仪表厂.1.2方法急性分离DRG细胞后，进行全细胞膜片钳记录.实验在40个DRG细胞上进行记录，静息膜电位为：(-52.0±3.2)mV．1.2.1DRG细胞的制备SD大鼠在戊巴比妥钠(40mg/kg,ip)麻醉下，迅速取出胸腰段DRG，置于氧饱和的RPMI1640液中，仔细剪除多余的神经纤维后将神经节置于含酶的RPMI1640液中(胰蛋白酶及胶原酶均为0.5g/L)，37℃消化40min，加入胰酶抑制剂终止消化．将急性分散的中型DRG细胞置于培养皿中，用细胞外液灌流(1.5mL/min)，细胞贴壁lh后进行电生理记录．因为DRG细胞形态各异，细胞直径测量方法是先测量细胞的长径和短径，然后相加得到平均直径数值.依据细胞直径，DRG细胞可分为大型(d>40μm),中型(d=30-40μm),小型(d<30μm)分别对应于Aα，Aβ，Aδ及C纤维细胞［6］．1.2.2电压钳记录采用全细胞膜片钳实验记录．细胞电位钳制在-70mV，电极电阻约为：4～7MΩ，封接电阻达到1GΩ以上．电极内液配方(mmol/L)：140Kgluconate,2MgCl2,1.1EGTA,10HEPES,2MgATP,用KOH将pH调为7.2左右.细胞外液配方(mmol/L)：150NaCl,5KCl,1MgCl2,3CaCl2,10Glucose,10HEPES.用NaOH将pH调为7.4左右.1.2.3电流钳制电压钳模式下启动，先用电压钳模式完成封接，后转向电流钳模式进行记录.封接电阻低于1GΩ的细胞放弃，静息电位低于-40mV，记录中电位衰减明显的细胞放弃.1.2.4温度刺激模式灌流液的温度保持在20℃，使用温度控制系统给予不同温度刺激，由半导体温度计即时检测温度变化.温度变化模式为梯度型变化，分别在20℃,28℃,36℃三个温度测量点上记录细胞的放电模式，8℃/min，在每个温度测量点上进行30s的记录，然后继续升温，升温速度为8℃/min.根据大鼠DRG中型神经元在不同温度梯度刺激下的放电特征及动作电位数目的变化可将它们区分为两类温度敏感神经元.2结果根据大鼠DRG中型神经元在不同温度梯度刺激下的放电特征及动作电位数目的变化可将它们区分为两类温度敏感神经元.给予500ms的相同去极化方波电流刺激(1000pA)，在三个依次升高的温度测量点上记录.发现12/40的细胞属于Ⅰ类，随温度逐渐升高，该类细胞产生的动作电位数目明显减少，放电频率依次明显降低，细胞的静息膜电位进行性超极化，给予斜波刺激，可见相同的放电变化(图1).另外，在同一细胞上，给予逐渐温度升高的刺激后，改变温度从36℃到20℃变化，细胞表现出相反的放电变化，证明Ⅰ类细胞具有冷温度敏感性.实验发现另外28个细胞属于Ⅱ类，即温度不敏感性.该类细胞对温度刺激的表现是放电个数及频率稳定，没有变化，仅仅单个放电的幅值发生随温度升高而逐渐降低的变化.给予斜波刺激，该类细胞没有反应(图2).观察Ⅰ类神经元在20℃测定点上的放电特征，其放电数目较多，在800pA去极化电流刺激下，动作电位呈很多的短促状放电，放电后有振荡，随着刺激强度的增加(1000pA)，放电数目明显增加，放电频率稳定，具有电压依赖性(图3).而在20℃的温度测量点上，给予Ⅱ类细胞800pA的去极化电流刺激，只产生一个动作电位，刺激强度的增加(1000pA)，放电数目和频率不发生变化，仅动作电位的幅值升高(图3).3讨论由于DRG中型细胞和温度感受和传递之间的密切关系，其对温度刺激的反应具有不同的放电特征.我们以给予不同温度变化刺激引起细胞放电的特征为依据,将DRG中型细胞分为两类温度敏感性神经元.其中Ⅱ类神经元在温度刺激下的放电特征和以往文献报道的温度不敏感性神经元类似［1-2］.本研究中记录到的Ⅰ类冷温度敏感性神经元，一是电压依赖性的，在同一温度测量点上，给予方波和斜波刺激，该细胞的放电数目及频率均增加.二是在三个依次升高的温度测量点上，细胞产生的动作电位数目明显减少，放电频率依次明显降低，给予斜波刺激，可见相同的放电变化，证明该类细胞具有明显的温度敏感性［6］.而在同一细胞上，给予逐渐温度升高的刺激后，反方向降温，细胞即明显表现出与温度变化呈反相关[1][2]的变化，这些特征与有关报道表现相似［7-8］，但其放电模式及变化还少见报道.我们观察到的DRG中型神经元的不同温度敏感性特别是Ⅰ类神经元冷温度敏感性和放电特征，为研究分析不同温度敏感性神经元在温度信息传递整合中的作用提供依据.因为DRG中各种神经元传导复杂的感觉信息，其中中型神经元与冷热温度的关系非常密切.在冷热温度信息的感受、传递和整合中，各种神经元的功能和机制不同，按上述分类后，可以从不同的角度研究温度觉形成和传递过程中DRG细胞的不同作用机制.【参考文献】［1］LiHQ,LiuBG,DobretsovM,etal.Thermosensitivityoflargeprimarysensoryneurons［J］.BrainRes,2002,926(1):18-26.［2］CraigAD,ChenK,BandyD,etal.Thermosensoryactivationofinsularcortex［J］.NatNeurosci,2000,3(2):184-190.［3］VianaF,ElviradeP,BelmonteC.Specificityofcoldthermotransductionisdeterminedbydifferentialionicchannelexpression［J］.NatNeurosci,2002,5(3):254-260.［4］ReidG,FlontaML.Coldcurrentinthermoreceptiveneurons［J］.Nature,2001,313(6):480.［5］CabanesC,VianaF,BelmonteC.Differentialthermosensitivityofsensoryneuronsintheguineapigtrigeminalganglion［J］.JNeurophysiol,2003,90(5):2219-2231.［6］ScroggsRS,FoxAP.Calciumcurrentvariationbetweenacutelyisolatedadultratdorsalrootganglionneuronsofdifferentsize［J］.JPhysiol,1992,445:639-658.［7］GordonR,AlexandruB,FlorentinaP.Acoldandmentholactivatedcurrentinratdorsalrootganglionneurons:propertiesandroleincoldtransduction［J］.JPhysiol,2002,545:595-614.［8］CarolinaR,CarlosB,FélixV.Coldsensitivityinaxotomizedfibersofexperimentalneuromasinmice［J］.Pain,2006,120:24-35

神经元范文篇6

氟西汀是5-羟色胺（5-HT）再摄取抑制剂之一，是应用较广的抗抑郁药。氟西汀除有抗抑郁作用外，尚可治疗其他中枢神经系统疾病。有研究表明，氟西汀对海马的神经保护作用是其发挥抗抑郁效应的机制之一［1］。关于氟西汀对体外培养的海马神经元生长的影响未见报道，本研究初步探讨了氟西汀对原代培养的海马神经元生长的影响。

1材料与方法

1.1新生大鼠海马神经元的分离和培养

技术方法在参考文献［2］基础上加以改进。取出生24h内的新生SD大鼠（东南大学医学院动物实验中心提供），无菌分离出双侧海马，用显微剪剪碎，D-Hank''''s液清洗2或3次，将剪碎的海马组织转移至离心管中，加入等量0.25%的胰酶（美国Sigma公司），37℃消化30min，中间振摇1或2次，加入10%的DMEM/F12（美国Gibco公司）5ml，轻轻吹打15次，然后1000r·min-1离心5min，制成单细胞悬液，置于CO2培养箱（德国Heraeus公司产品）中，差速贴壁30min，去除成纤维细胞，吸取未贴壁的细胞，并用200目的不锈钢滤网过滤，收集过滤后的单细胞悬液于培养皿中，然后至离心管中，取一滴单细胞悬液进行计数，并用DMEM/F12将细胞密度调到1×106ml-1，然后接种于200μg·ml-1多聚赖氨酸（美国Sigma公司）包被的6孔培养板中，转移至培养箱内培养，4h后换为无血清培养基，即含2%B27的Neurobasl培养基（美国Gibco公司），以后每3天半量换液1次。使用培养6d的神经元进行染色鉴定。

1.2大鼠海马神经元的鉴定

1.2.1烯醇化酶（NSE）免疫细胞化学染色

取培养6d6孔培养板中的盖玻片进行神经元特异的NSE免疫组织化学染色。弃去培养液，4%多聚甲醛室温固定1h，加入0.3%H2O2甲醇去除内源性过氧化氢酶，0.1%TritonX-100破膜，10%绵羊血清封闭，加入一抗1∶200兔抗鼠NSE抗体，4℃湿盒过夜，0.01mmol·L-1PBS清洗，加入二抗1∶200生物素化的山羊抗兔IgG，放入37℃温箱孵育60min;0.01mmol·L-1PBS清洗，滴加SABC过氧化物酶复合物，37℃温箱中孵育60min，0.01mmol·L-1PBS清洗，滴加DAB显色液作用3～10min，自来水冲洗后，常规脱水，透明封片。光镜下观察NSE表达阳性细胞。

1.2.2尼氏染色

6孔培养板的细胞培养7d时，取出盖玻片进行尼氏染色。弃去培养液，0.01mmol·L-1PBS清洗，4%多聚甲醛室温固定1h，0.01mmol·L-1PBS清洗3次，氯仿中1min，95%、70%乙醇各1min，蒸馏水清洗，置于1%甲苯胺蓝染液中染色20min，95%乙醇分化，在显微镜下观察控制，时间以尼氏体显示清晰为准，37℃干燥，二甲苯透明，中性树脂封片，光学显微镜下观察。

1.3实验分组

在培养的第3天加入氟西汀（常州第四制药厂生产），根据药物浓度不同，将实验细胞分为5组，分别加入1、10、20、40μmol·L-1氟西汀;正常对照组加入等体积的培养基。

1.4海马细胞形态定量分析

倒置相差显微镜（德国Zeiss公司产品）下观察加药48h后的海马神经元形态，每组各孔随机选择20个视野（每个视野0.17mm2），记录每个视野内细胞长出突起的神经元数目，目镜测微尺随机测量15个神经元突起的长度和胞体的长径。

1.5统计学处理

应用SPSS12.0软件进行统计分析，各项检测结果以x-±s表示。多组比较及组间两两比较采用方差分析。

2结果

2.1海马神经元形态学观察

倒置相差显微镜下观察，培养1d，细胞绝大部分贴壁，细胞形态大小不一，以单突起的小细胞为主。培养6d，神经元胞体较大，突起进一步增多、延长，并形成稀疏的网络（图1）。培养12d，神经元胞体进一步增大，突起形成比较稠密的网络。培养24d，神经元胞体出现空泡，部分神经元死亡，胞体崩解，突触断裂。

2.2海马神经元鉴定

NSE免疫细胞化学染色:染色后光镜下观察第6天的神经细胞，胞浆和突起被染成棕黄色为NSE抗体表达阳性细胞，以3个视野中阳性神经元的数目占总细胞的比例为神经元纯度，经鉴定神经元的纯度为90%。见图2A。

2.3氟西汀对海马神经元形态学的影响

结果见表1和图3。不同浓度的氟西汀对海马神经元形态学指标的影响是不同的，10μmol·L-1氟西汀组海马神经元与正常对照组相比，有突起的神经元数目增加、最长突起长度增长（P<0.05）;40μmol·L-1氟西汀组海马神经元与正常对照组相比，有突起神经元数目减少（P<0.05），最长突起长度及胞体长径无显著性差异（P>0.05）;1、20μmol·L-1氟西汀组海马神经元与正常对照组相比，有突起神经元数目、最长突起长度及胞体长径无显著性差异（P>0.05）。表1氟西汀对加药48h海马神经元形态学的影响（略）

3讨论

本实验严格控制胰酶的量和消化时间，采用了0.25%胰蛋白酶低浓度溶液、30min长时间消化的方法，尽可能减少分离过程中的化学损伤。为了避免操作过程中的机械损伤，分离时动作轻柔，规律换药，每72h半量换液1次，换液时速度快，以减少对神经元生长的影响。本实验采用了差速贴壁生长，去除了成纤维细胞，并采用B27无血清培养基，可以选择性地促使神经元生长，抑制非神经元的生长和繁殖［3］，从而可以纯化海马神经元。NSE是神经元分化成熟的特异性标志酶之一，它主要表达于神经元的胞体、轴突、树突部分［4］，通过NSE免疫细胞化学染色方法，可以鉴定体外培养的新生大鼠海马神经元及其纯度。本实验通过NSE免疫化学染色，发现大部分细胞胞浆和突起被染成棕黄色，计数阳性细胞百分率为90%。尼氏体是神经元的特征性结构之一，存在于神经元胞体和树突内，可被碱性染料染成深色的颗粒和斑块，它是细胞内的一种蛋白质合成装置，可作为观察神经细胞功能状态的灵敏指标。本实验观察到培养的海马神经元胞质内尼氏体数量较多，说明培养的海马神经细胞生长良好。NSE免疫细胞化学染色和尼氏染色结果提示，本实验能培养出纯度较高、生长良好的海马神经元。氟西汀不仅是广泛应用的抗抑郁药，而且可以用于治疗癫痫、偏头痛、认知障碍、焦虑障碍、儿童孤独症等诸多神经精神疾病。目前研究认为，氟西汀抗抑郁效应与它对海马的神经保护作用有关，这种作用可能是通过促进海马细胞增殖来抵抗神经元的萎缩和丢失来实现的。李鹂等［1］研究发现，氟西汀在显著改善抑郁大鼠抑郁行为的同时，增加了海马齿状回神经前体细胞的数目，其增殖也增强，推测促进海马神经元再生可能是氟西汀治疗抑郁症的机制之一。李云峰等［5］通过慢性应激建立小鼠抑郁模型，认为氟西汀促进海马齿状回神经元再生可能是抗抑郁剂共同作用机制之一，并且可能与提高海马BDNF水平密切相关。一些临床研究的结果也提示抗抑郁药具有神经保护作用。Santarelli等［6］

研究发现5-HT再摄取抑制剂能部分逆转认知功能障碍大鼠海马齿状回神经元增殖减少及树突萎缩，并能促进海马神经元的再生和存活。Yatte等［7］通过高分辨率的MRI和立体定位方法测定海马容量，发现持续性接受抗抑郁药物治疗与只在发作时接受治疗的患者相比，海马容量无显著性降低。

本研究首次以体外培养的新生SD大鼠海马神经元为模型，通过细胞形态定量分析，探讨氟西汀对海马神经元生长的影响。Chiou等［8］通过MTT方法，发现浓度在55μmol·L-1以下的氟西汀可明显促进海马神经干细胞存活，在20μmol·L-1时达到高峰。根据Chiou等［8］的研究结果，本实验选择了浓度分别为1、10、20、40μmol·L-1的氟西汀来干预海马神经元。结果发现不同浓度的氟西汀对海马神经元形态学指标的影响是不同的，10μmol·L-1氟西汀组海马神经元与正常对照组相比，有突起的神经元数目增加、最长突起长度增长（P<0.05）;40μmol·L-1氟西汀组海马神经元与正常对照组相比，有突起神经元数目减少（P<0.05），最长突起长度及胞体长径无显著性差异（P>0.05）;1、20μmol·L-1氟西汀组海马神经元与正常对照组相比，有突起神经元数目、最长突起长度及胞体长径无显著性差异（P>0.05）。结果表明氟西汀对海马神经元生长的影响有浓度依赖性，浓度过低（1μmol·L-1）对海马神经元生长的作用不明显，适当浓度（10μmol·L-1）可以促进海马神经元的生长发育，浓度过高（40μmol·L-1）则抑制海马神经元的生长。本实验中氟西汀浓度为40μmol·L-1即出现对海马神经元的抑制作用，与Chiou等［8］研究结果不完全一致，表明氟西汀对海马神经元和神经干细胞的影响存在差异。氟西汀促海马神经元生长的机制尚不明了，有研究［9］表明，长期给予氟西汀后，大鼠海马神经元的脑源性神经营养因子（BDNF）mRNA表达明显高于对照组，而BDNF具有很强的刺激和促进神经细胞生长和分化，维持神经细胞存活和正常功能的作用，Dwivedi等［10］发现氟西汀不仅能够增加海马BDNFmRNA的表达，还可以逆转皮质酮导致的海马BDNFmRNA表达的降低。据此可以推测，氟西汀促海马BDNF表达可能是促海马神经元生长的机制之一。非营养因子家族，包括睫状神经营养因子、胶质细胞源性神经营养因子、成纤维细胞生长因子等，都能促进海马神经元的生长，氟西汀是否也可能通过上调这些因子的表达而促进海马神经元的生长有待研究。

本实验结果提示，氟西汀可以促进新生大鼠海马神经元的生长，这为氟西汀治疗与海马损害有关的神经精神疾病提供实验基础和理论依据。氟西汀促海马神经元生长的确切机制尚待进一步探讨。

【参考文献】

［1］李鹂，涂自良，杜士明，等.氟西汀对实验性抑郁症大鼠抑郁行为及海马神经元再生的影响［J］.医药导报，2006，25（4）:280-282.

［2］BrewerGJ.Isolationandcultureofadultrathippocampalneurons［J］.JNeurosciMethods，1997，71（2）:143-155.

［3］BrewerGJ，TorricelliJR，EvegeEK，etal.Optimizedsur-vivalofhippocampalneuronsinB27-supplementalneuron-basal，anewserum-freemediumcombination［J］.JNeurosciRes，1993，35（5）;567-576.

［4］SchmechelDE，BrightmanMW，MarangosPJ.Neuronsswitchfromnon-neuronalenolasetoneuron-specificenolaseduringdifferentiation［J］.BrainRes，1980，190（1）:195-214.

［5］李云峰，刘艳芹，张有志，等.抗抑郁剂对慢性应激小鼠海马神经元再生的影响［J］.中国药理学通报，2004，20（4）:385-388.

［6］SantarelliL，SaxeM，GrossC，etal.Requirementofhipp-ocampalneurogenesisforthebehavioraleffectsofantide-pressants［J］.Science，2003，301（5634）:805-809.

［7］YatteI，ShelineMD，MokhtarH，etal.Untreateddepressionandhippocampalvolumeloss［J］.AmJPsychiatry，2003，160（7）:1516-1518.

［8］ChiouSH，ChenSJ，PengCH，etal.Fluoxetineup-regu-latesexpressionofcellularFLICE-inhibitoryproteinandin-hibitsLPS-inducedapoptosisinhippocampus-derivedneuralstemcell［J］.BiochemBiophysResCommun，2006，343（2）:391-400.

神经元范文篇7

【Eta1；脊髓；脊神经根/损伤

0引言

Eta1是一种磷酸化糖蛋白［1］，在中枢神经系统的炎症［2,3］及创伤愈合过程中起到一定功能.然而，有关脊神经根性撕脱伤后Eta1mRNA在脊髓运动神经元中表达的变化及意义尚无相关报道.我们建立脊神经根撕脱的动物模型，探究脊神经根撕脱是否可以改变Eta1在大鼠脊髓运动神经元中的表达水平.

1材料和方法

1.1材料

雄性Wistar鼠8wk龄，体质量200g，30只.用14g/L氟烷及1.5L/minO2对动物行吸入麻醉，于髂嵴上方作左旁正中切口，长约2.5cm.沿中线剥离左侧最长肌，并用小剪刀剪除L5横突.将经过L5横突的L3,L4神经根和四周组织分开，用小钩将其轻轻提起，并用小血管钳将其从椎间孔拉出，逐层关闭切口，制成L3,L4神经根的椎管外撕脱模型.术后1，3，7，14或21d处死动物.如文献［4］所述方法，在戊巴比妥麻醉下，通过灌注泵用冷生理盐水及40g/L的低温多聚甲醛（溶于pH7.4的PBS中）对实验鼠进行心内灌注.收集含有L3，L4脊髓的组织块，于固定液中4℃过夜固定，然后低温保护于含200g/L蔗糖的PBS溶液中过夜.用恒温切片机(LeicaMicrosystems,Wetzlar,Germany)切取12μm的切片并放置于多聚赖氨酸包埋的载玻片上.

1.2方法Nissl染色，利用甲酚紫对切片进行染色.原位杂交，依文献［5］所述进行体外转录.用BamHI或XbaI切割含有鼠ETA1cDNA序列（核苷酸从259到1025）的pCRⅡ质粒(Invitrogen)，使之线性化.按照操作说明书，利用digoxigeninRNA标记物（Roche）及SP6,T7的RNA聚合酶（Takara），从线性化的质粒中进行正义、反义RNA探针的体外转录.用文献［6］所述方法的改良法进行原位杂交.以正义探针杂交组作为阴性对照.原位杂交反应后，PBS清洗切片5min，然后和一抗在4℃下反应过夜.一抗为单克隆小鼠抗NeuN抗体(1∶400).切片用PBS冲洗3次以上，每次10min.最后和Alexa荧光488共轭的羊抗小鼠IgG抗体反应并用荧光固定剂(DakoCytomation,Copenhagen)固定于载玻片上.如文献［5］所述进行免疫组化反应.一抗是鼠抗神经细胞核抗体(NeuN;1∶400;ChemiconInternational,Temecula,Calif).随机从切片中同侧及对侧的脊髓前角选取0.147mm2大小的范围，计数NeuN和Eta1阳性细胞.

统计学处理摘要：采用方差分析评估组间差异，并用LSD法进行均数间的多重比较.P%26lt;0.05为有显著意义.

2结果

脊神经根撕脱伤可造成脊髓运动神经元的逐渐减少（Fig1A,B）.从伤后3d起，损伤侧前角运动神经元数目开始明显减少，而同期对侧前角运动神经元的减少则不明显.运动神经元的减少随时间显著增加，在伤后21d时，伤侧已有50%以上的运动神经元降解，伤侧运动神经元的数量为对侧的45%（Fig2）.此时对侧运动神经元的减少和对照组比较也有显著差异（P%26lt;0.05）.在正常对照组运动神经元细胞内观察到Eta1mRNA的微弱表达（Fig3A）.损伤后3d，在伤侧运动神经元细胞中的杂交信号水平升高（Fig3B）.在21d时，Eta1mRNA的表达恢复到正常水平.NeuN的荧光免疫组化及Eta1的原位杂交（Fig4A，B）两种方法证实Eta1在运动神经元细胞的表达.伤后3d，比较损伤侧及对侧的前角运动神经元（NeuN阳性）表达Eta1的细胞数量，虽然伤侧NeuN阳性的神经元细胞数量减少31.6%，但表达Eta1的细胞数量增加了52.5%（Fig5）.

3讨论

本实验提示，脊神经根撕脱后，Eta1在脊髓运动神经元中的表达上调.虽然由于神经元的死亡，脊髓前角中NeuN阳性的神经元减少，但Eta1阳性的神经元细胞数量是增加的.这表明撕脱伤引起运动神经元细胞中Eta1表达的上调，以此对运动神经元起保护功能.Chabas等［7］报道，在实验性自身免疫脑脊髓炎的急性期和复发期，Eta1在脑和脊髓的小神经胶质细胞及神经元细胞中均有表达，而在缓解期无表达.因为脊神经根撕脱伤模型也可被视为中枢神经系统［8］炎性反应的模型，所以这两个独立实验的相似结果，进一步证实Eta1在神经元细胞中可能存在保护功能.另外，在其他一些实验中发现的结果，如Eta1可以保护肿瘤细胞［9］，还能促进培养细胞的发育，防止培养的皮质神经元缺氧死亡［10］也支持这一论点.］

综上所述，在脊神经根撕脱伤后的运动神经元中可观察到Eta1表达的上调.我们认为Eta1在中枢神经系统中可能存在着不同于促进炎症反应的其他功能，即保护神经元细胞抵御iNOS介导的降解的功能.致谢摘要：大阪大学Dr.ShintaroNomura提供含有Eta1cDNA序列的质粒.

【参考文献

［1］唐红卫，潘阳林，聂勇战，等.Osteopontin特异性siRNA真核表达载体的构建及其在GC9811胃癌细胞中沉默效应的鉴定［J］.第四军医大学学报，2004;26（3）摘要:202-205.

TangHW,PanYL,NieYZ,etal.ConstructionofeukaryoticexpressionvectorofsiRNAspecificforosteopontinandcharacterizationofitsefficiencyinGC9811gastriccarcinomacellline［J］.JFourthMilMedUniv,2004;26（3）摘要:202-205.

［2］KimMD,ChoHJ,ShinT.Expressionofosteopontinanditsligand,CD44,inthespinalcordsofLewisratswithexperimentalautoimmuneencephalomyelitis［J］.JNeuroimmunol,2004;151(12)摘要:78-84.

［3］MoonC,ShinT.IncreasedexpressionofosteopontininthespinalcordsofLewisratswithexperimentalautoimmuneneuritis［J］.JVetSci,2004;5(4)摘要:289-293.

［4］陶发胜，李辉，李云庆，等.大鼠脊髓前角神经元内维生素D依靠性钙结合蛋白和小白蛋白共存［J］.第四军医大学学报，2004;25（18）摘要:1645-1647.

TaoFS,LiH,LiYQ,etal.CoexisfenceofcalbindinD28kwithparvalbumininneuronsofspinalcordanteriorborninrats［J］.JFourthMilMedUniv,2004;25（18）摘要:1645-1647.

［5］HashimotoM,KodaM,InoH,etal.Upregulationofosteopontinexpressioninratspinalcordmicrogliaaftertraumaticinjury［J］.JNeurotrauma,2003;20摘要:287-296.

［6］IkedaO,MurakamiM,InoH,etal.Acuteupregulationofbrainderivedneurotrophicfactorexpressionresultingfromexperimentallyinducedinjuryintheratspinalcord［J］.ActaNeuropathol,2001;102摘要:239-245.

［7］ChabasD,BaranziniSE,MitchellD,etal.Theinfluenceoftheproinflammatorycytokine,osteopontin,onautoimmunedemyelinatingdisease［J］.Science,2001;294摘要:1731-1735.

［8］LindholmT,CullheimS,DecknerM,etal.ExpressionofneuregulinandErbB3andErbB4afteratraumaticlesionintheventralfuniculusofthespinalcordandintheintactprimaryolfactorysystem［J］.ExpBrainRes,2002;142摘要:81-90.

神经元范文篇8

【关键词】金银花IL1β解热室前区下丘脑前部

Abstract：ObjectiveTostudytheantipyreticeffectandthemechanismofJinyinhua(JYH).MethodsFevermodelsofrabbitswereestablishedbyintravenousinjectionofIL-1β.TheantipyreticactionofJYHwasobserved.ThefiringratesofthermosensitiveneuronsinthePOAHwererecordedbyextracellularmicroelectrodetechnology.Results①JYHobviouslyreducedbodytemperatureoffebrilerabbitsinducedbyIL1β(P<0.01).②Afteri.vinjectionofJYH，thefiringratesofwarm-sensitiveneuronsresponsedtoIL-1βincreasedfrom（3.2±1.6）imp/s(beforei.vinjectionofJYH)to（9.7±4.4）imp/s(P<0.01，n=13)．Incontrast，thefiringratesofcold-sensitiveneuronsdecreasedfrom(20.1±5.8)imp/s(beforei.vJYH)to(8.4±2.0)imp/s(P<0.01，n=10)．Conclusion①JYHhasobviousantipyreticeffectonIL1βinducedfeverinrabbits．②JYHcanreversethechangesoffiringratesofthermosensitiveneuronstreatedbyIL1βinPOAHandplaysanantipyeticeffectbyincreaseinheatlostanddecreaseinheatproduction．

Keywords：Jinyinhua；IL1β；Antipyretic；POAH

金银花是重要的清热解毒中药，以金银花为主的复方制剂解热作用的临床观察和药效学研究很多，但对金银花是通过何种途径起解热作用，其作用靶点和机制究竟如何，至今国内外少见报道。因此，本课题通过采用IL1β复制新西兰兔发热模型，在了解金银花解热作用的基础上，运用玻璃微电极细胞外放电记录技术来记录金银花对IL1β作用下下丘脑温度敏感神经元放电的影响，以阐明金银花的中枢解热电生理机制，为临床应用提供实验依据和理论指导。

1材料与方法

1.1材料与试剂ST1型数字温度计（上海医用仪表厂）、数字温度计、（北京师范大学司南仪器厂）、标准温度计（上海医用仪表厂）、MEZ8300型微电极放大器（光电公司）、SBRI型二线示波器（汕头超声电子仪器厂）、TDW718型磁带机（日本JVC公司）、WC/0905型超级恒温器（重庆试验设备厂）、VNSA-II型生理信号处理系统（海军医学高等专科学校）、步进式微操纵器（上海量具刀具厂）、江湾II型立体定位仪（上海川沙花木农机厂）、IL1β（美国Sigma公司，来源于E.coli，纯度≥98%）、金银花注射液（西安黄河制药厂）。

1.2方法

1.2.1实验动物及体温测量取封闭群健康新西兰兔，体重1.5～2.5kg，基础体温38.6～39.2℃，雌雄不限，由广东省医学实验动物中心提供，许可证编号：SCXK(粤)20030002。实验前将兔置于实验环境中模拟实验操作以适应实验条件2d,3～4h/d,第3天正式实验。实验室温度控制在22～25℃。测温时将兔置于特制兔架上,用数字测温仪探头(预先经标准温度计校正)涂以液体石蜡,插入直肠内10cm并固定于尾根部,待体温稳定后每10min记录体温1次,取3次平均值作为基础体温,实验中每10min记录体温1次。防污措施按发热实验的常规方法进行［1］。

1.2.2动物分组取健康新西兰兔24只，随机分为4组，分别为生理盐水组（NS）：静脉注射NS，1ml/只；白介素-1β（IL1β）组：静脉注射IL1β，100ng/只，(用无热原生理盐水稀释成100ng/ml)；金银花和白介素-1β（IL-1β+JYH）组：静脉注射JYH1ml/只，30min后再静脉注射IL-1β(剂量同IL1β组)；金银花（JYH）组：静脉注射JYH，1ml/只。

1.2.3POAH温度敏感神经元放电的记录取新西兰兔，用25%氨基甲酸乙酯(1.0g/kg，iv)麻醉，常规消毒，切开气管并作气管插管。

将兔头俯卧位固定于立体定位仪上，消毒，于头部正中作一约8cm的纵形皮肤切口，暴露颅骨，找出前囟和人字缝，并使人字缝尖低于前囟1.5mm。

根据Sawyer兔脑定位图谱，用牙科钻在A0，A5近中线处各钻一小孔，插入直径为1.2mm的变温管近颅底；在A2.5中线旁开3mm处钻一小孔，植入直径1.2mm的测温探头至前联合水平；在对侧A1～3中线旁开1～3mm处开2mm×3mm的骨窗，作插入记录电极用。变温管、测温探头均用牙科水泥固定；实验过程中室温控制在22～25℃。

将尖端直径为0.5～2μm的玻璃微电极(电阻为8～15MΩ），电极内液为3mol/L的KCl（内含2%的普鲁士蓝），在H-4～0范围内引导出的神经元放电，经放大器放大的信号输入到二线示波器及磁带机做连续记录。

观察放电稳定约10min后，用超级恒温泵向循环变温管分别泵入热水和冷水，在32～42℃范围内两次升降下丘脑温度（脑温用数字温度计测量），并记录相应脑温下神经元的放电频率，计算出温度敏度系数(即在放电单位反应最为敏感的下丘脑温度范围内，局部脑温变化1℃时，神经元单位放电频率变化的数值)。判定神经元温度敏感性的标准是：温度敏度系数≥0.8imp/s.℃者为热敏神经元；温度敏度系数≤-0.6imp/s.℃者为冷敏神经元；介于0.8～0.6imp/s.℃为温度不敏度神经元。

观察金银花对IL-1β作用下POAH热敏神经元放电的影响：当热敏神经元稳定放电10min后，从耳缘静脉注射IL-1β100ng/只，待神经元放电频率明显改变时，从耳缘静脉注射JYH1ml/只，观察其对热敏神经元放电频率的影响。对照组为注射IL-1β引起神经元放电频率变化明显时，注射NS1ml/只，观察其对热敏神经元放电频率的影响。

观察金银花对IL-1β作用下POAH冷敏神经元放电的影响：观察冷敏神经元稳定放电10min后，从耳缘静脉注射IL-1β100ng/只，待神经元放电频率明显改变时，静脉注射JYH1ml/只，观察其对冷敏神经元放电频率的影响。对照组为注射IL-1β引起冷敏神经元放电频率变化明显时，注射NS1ml/只。

实验结束后，微电泳（电流为20μA，10min）普鲁士蓝标记玻璃微电极尖端的位置。断头取脑，用4%多聚甲醛固定3～5d做冰冻切片，以检查记录电极的位置。

1.2.4统计分析所有实验数据均以±s表示，用SPSS11.0进行统计学分析，神经元放电频率数据采用配对t检验，其余采用单因素方差分析。

2结果

2.1金银花对IL-1β性发热效应的影响从表1可以看出，JYH组和NS组新西兰兔体温没有明显变化，两组比较，△T及TRI1均无明显差异(P>0.05)；而IL-1β组在注射IL-1β后，结肠温度逐渐升高，与NS组相比，△T及TRI1有显著性差异(P<0.01)；JYH+IL-1β组在事先注射JYH后，温度上升峰值明显低于IL-1β组，两组△T及TRI1相比较，有显著性差异(P<0.05)。

表1各组家兔结肠温度影响的比较（略）

与NS组比较,*P<0.01，与IL-1β组比较，△P<0.05；n=6

2.2温度敏感神经元的放电记录

2.2.1温度敏感神经元性质的判定完成实验全过程且微电极尖端在POAH范围内的神经元共42例。其中19例热敏神经元，放电频率随局部脑温升高而增加，温度敏感系数为0.8～4.0imp/s.℃；冷敏神经元17例，放电频率随局部脑温升高而降低，温度敏感系数为-2.6～-0.7imp/s.℃；6例温度不敏感神经元，温度敏感系数为-0.2～0.5。

2.2.2IL-1β对温度敏感神经元放电频率的影响静脉注射IL-1β后，热敏神经元的放电频率由（9.2±3.7）imp/s减少到（3.2±1.6）imp/s，经配对t检验，放电频率变化有显著性差异〔放电频率差值为(5.9±3.6)imp/s，n=13，P<0.01〕；给IL-1β后，冷敏神经元的放电频率由（7.5±2.1）imp/s增加到（20.1±5.8）imp/s，放电频率前后变化有显著性差异［差值为（12.5±5.9）imp/s，P<0.01，t=7.89，n=10］；而对温度不敏感神经元放电频率没有明显影响，给药前后，放电频率改变没有显著性差异〔放电频率差值为（0.2±0.2）imp/s，t=1.94，P>0.05〕。

2.2.3金银花对IL-1β作用下温度敏感神经元放电的影响静脉注射IL-1β引起温度敏感神经元放电频率明显改变时，注射JYH，发现JYH可使受抑制的热敏神经元放电频率回升、恢复至（9.7±4.4）imp/s，用药前后放电频率差值为（6.4±5.7）imp/s，经配对t检验用药前后放电频率改变有显著性差异(t=5.74，n=13，P<0.01)，其明显效应时间平均约（15.0±6.0）min（图1）；使IL-1β作用下冷敏神经元的放电频率回降至（8.4±2.0）imp/s，用药前后放电频率差值为（11.6±5.1）imp/s(t=7.16，P<0.01)，其明显效应时间平均约（19.0±5.0）min(图2)。但对温度不敏感神经元放电频率没有明显影响〔放电频率差值为（0.3±0.6）imp/s，t=1.21，n=6，P>0.05〕。

图1金银花对IL-1β作用下POAH热敏神经元放电频率的影响（略）

图2金银花对IL-1β作用下POAH冷敏神经元放电频率的影响（略）

2.2.4生理盐水对致热原作用下温度敏感神经元放电的影响给予与解热剂等量的生理盐水，对6例IL-1β作用下的热敏神经元的放电〔给生理盐水前后放电频率差值为（0.1±0.3）imp/s，t=0.62，P>0.05〕和7例冷敏神经元〔给生理盐水前后放电频率差值为（0.7±1.8）imp/s，t=1.05，P>0.05〕放电均无明显影响。

3讨论

发热主要是外源性致热原作用于体内内生致热原细胞产生并释放内生致热原(EP)而致。近年来的研究发现EP是多种致热性细胞因子,包括白介素(IL-1)、肿瘤坏死因子(TNF)、干扰素(IFN)、巨噬细胞炎症蛋白-1(MIP-1)、IL-6等,其作为发热信息可直接或间接作用体温调节中枢,导致下丘脑中枢性发热介质如前列腺素E2（PGE2）、环磷酸腺苷（cAMP）、促皮质激素释放激素(CRH)、精氨酸加压素（AVP）、α-黑素细胞刺激素(α-MSH)等的释放,进而引起温度敏感神经元的兴奋性改变，使体温调定点上移,产热增加,散热减少而发挥致热作用［2］。

研究表明，脊髓、延髓、脑干网状结构、下丘脑都分布有温度敏感神经元（即热敏神经元和冷敏神经元），尤以POAH分布较多。热敏神经元兴奋时，一方面可引起散热反应，另一方面通过突触抑制冷敏神经元放电；冷敏神经元活动加强时可促进产热反应，抑制散热反应。热、冷敏神经元的兴奋状态决定“体温调定点”的水平，进而调节体温。对解热剂的研究,目前认为主要有以下方面:减少内生致热原的产生和释放；阻止内生致热原进入中枢；解热剂与致热原竞争温度敏感神经元膜上的受体,影响温度敏感神经元的兴奋性［3］；抑制中枢性发热介质的合成而发挥作用［4，5］。

金银花是我国中医药宝库中的重要而常用的品种,为忍冬科植物，其成分复杂，含多种挥发油、绿原酸类化合物、三萜皂苷类化合物、黄酮类化合物等。国内外学者运用现论知识进行了全面分析和研究,作了大量的药理临床工作,从科学的角度证实了金银花具有广谱抗菌、抗病毒、抗肿瘤、增强免疫及解热、利胆、保肝、降脂、抗生育、止血、抗溃疡等多种药理作用［6］。以金银花为主的多种复方制剂（如银翘散、银黄注射液、银黄解毒片等）对多种感染所致的发热有较好的疗效。本实验旨在观察金银花对内生致热原引起发热的解热作用,并进一步探讨其是否能作用于发热调节中枢,以期进一步阐明其解热机制。本实验我们用IL-1β作为致热原，观察到新西兰兔出现明显的发热反应，并使热敏神经元的放电频率减少、冷敏神经元的放电频率增加；而注射金银花可起解热作用，并可逆转致热原引起的温度敏感神经元放电的改变，但对温度不敏感神经元没有明显影响。

上述结果提示：金银花具有解热作用，其解热机制可能与逆转致热原引起的温度敏感神经元放电频率的改变有关。

【参考文献】

［1］张丹卉,蒋玉凤,黄启福,等.清开灵对内毒素性发热家兔下丘脑cAMP及腹中隔区AVP含量的影响［J］.中国病理生理杂志,2001,17(4)：340.

［2］王迪寻，金惠铭.人体病理生理学［M］.北京：人民卫生出版社，2002：302.

［3］HoriT.Anupdateonthemosensitiveneuronsinthebrain:fromcellularbiologytothermalandnonthermalhomeostaticfunctions(review)［J］.JapanJofPhysiology，1991，41(1)：1.

［4］王华东，屈洋，李楚杰，等.中枢CRH在大鼠应激性体温升高和LPS性发热机制中的作用［J］.中国病理生理杂志，2001，17（2）：124.

神经元范文篇9

【关键词】胚胎干细胞;神经细胞;分化

Progressindirecteddifferentiationofmouseembryonicstemcellsintoneuralcells

【Abstract】Mouseembryonicstemcellscangiverisetoectodermalderivativesincultureandcanbefurtherinducedintoneuronsandgliaforcell-replacementtherapiesinthecentralnervoussystemandforuseindrugdiscovery.Themethodsofdirecteddifferentiationofmouseembryonicstemcellsintoneuralcellsincludeneuraldifferentiationfromembryonicstemcellsviaembryoidbodies,stromalcellinducedneuraldifferentiation,defaultmodelmediatedneuraldifferentiation,adherentmonocultureinducedneuraldifferentiation,geneticengineeringmediatedneuraldifferentiationandsoon.Herewereviewthesemethodologies.

【Keywords】embryonicstemcell;neuralcell;differentiation

小鼠胚胎干细胞于1981年首次由Evans和Kaufman［1］成功分离建系，它们来源于胚泡的内细胞团（innercellmass,ICM），这些细胞具有稳定的二倍体核型，在体外可以分化为三个胚层的多种细胞。将小鼠胚胎干细胞重新植入胚泡可以参与形成胚胎。体外ES细胞维持未分化状态依赖于一些细胞因子的存在，如白血病抑制因子（leukemiainhibitoryfactor,LIF）［2］。撤去这种自我更新的刺激信号后，ES细胞很快分化为多种细胞。这些属性使ES细胞成为非常有用的发育生物学和功能基因组学研究的生物系统［3］。

1拟胚体（embryoidbodies,EBs）内神经细胞的分化

小鼠ES细胞通过拟胚体分化为神经细胞主要有以下两种方案。

1.1“4-/4+方案”［4］将小鼠ES细胞无LIF培养4天，形成EB；再用维甲酸（retinoicacid,RA）处理4天，然后在明胶（gelatin）［5］或层粘连蛋白（laminin）［4］包被的组织培养皿上培养［6］。培养6天后，细胞出现明显的神经细胞形态，开始表达神经细胞特异的基因，如神经微丝轻链（neurofilamentlightchain）、微管相关蛋白2和5（MAP2、MAP5）等。这些细胞对一系列神经递质和去极化电流起反应，证实了它们是可以传递兴奋的神经元。这一方案还会分化出神经胶质细胞，多数为星形胶质细胞，但也有少突胶质细胞的存在［7］。RA是一类促神经生长因子，不仅对多潜能干细胞有诱导作用，对神经前体细胞也有促进增殖、成熟的作用。RA与受体RAR、RXR结合，后者活化后与RA反应元件（RARE）结合，激活神经细胞相关基因并抑制中胚层相关基因的转录［8］。Wiles等人的实验表明RA通过激活抑胰蛋白（follistatin）抑制骨形态形成蛋白（bonemorphogeneticprotein,BMP）而使小鼠ES细胞向神经细胞方向分化［9］。

该方案时间短、成本低，是目前使用较为广泛的神经细胞诱导方法。其不足之处是EB的外层细胞先分化而内层细胞仍保持未分化状态,分化不均一，得到的细胞种类复杂，不利于纯化。

1.2“五步法”方案［10］(1)扩增未分化的胚胎干细胞；(2)去除分化抑制剂或促有丝分裂素，ES细胞开始分化，不贴壁悬浮生长，形成EB；(3)去除生长因子，选择巢蛋白（nestin）阳性细胞（即神经前体细胞）；(4)使用神经细胞培养液，添加生长激素、神经营养因子，扩增神经前体细胞；(5)利用促神经元存活因子诱导并维持神经元成熟。该方案不用RA处理EB，而是将EB在一种选择性的无血清培养基上培养。因为EB中的非神经细胞不能在这种培养条件下生存，所以大部分存活下来的细胞是nestin阳性的神经前体细胞［11］。这些神经前体细胞可被高效地诱导分化为神经元［12］。

该方案的主要优点是在进一步分化为神经元或神经胶质细胞之前，神经前体细胞已经得到较高的纯化，这有利于特定类型神经细胞的获得。但是，其操作较“4-/4+方案”复杂，而且多种生长激素、神经营养因子的应用增加了成本且不利于分化机制的阐明。

通过EB途径由ES细胞分化而来的神经元多数为γ-氨基丁酸（GABA）能神经元，少数是谷氨酰胺能神经元。通过改变诱导分化的条件，可以得到不同类型的神经元或神经胶质细胞，并提高分化效率。腹侧中脑和后脑是多巴胺能神经元和5-羟色胺能神经元产生的部位，SHH(sonichedgehog)和FGF-8（fibroblastgrowthfactor-8）对这两部分的形态发生起重要作用［13］，Lee等人［10］用这两种分子处理EB来源的神经前体细胞得到了多巴胺能神经元和5-羟色胺（5-HT）能神经元。2002年Wichterle等人［14］用背侧分子（RA）和腹侧分子（Hh-Ag1.3,一种SHH的拮抗剂）处理EB，得到了腹侧脊髓运动神经元。2005年Tsuchiya等人［15］在经典的“五步法”方案基础上，在第五步除去bFGF（basicfibroblastgrowthfactor），用含有层粘连蛋白的N2培养液中成功诱导分化出微小胶质细胞，并进一步用含有胎牛血清（fetalbovineserum,FBS）和粒单细胞集落刺激因子（GM-CSF）的RPMI-1640培养液扩增细胞，得到89.0%的微小胶质细胞。

2基质细胞诱导的神经细胞的分化

第二类诱导神经细胞分化的方法是基质细胞诱导方法，该方法的诱导机制尚不清楚，目前称为“基质细胞来源的诱导活性作用（stromalcell-derivedinducingactivity,SDIA）”［16］。

2000年Kawasaki等人描述了一种经基质细胞诱导ES细胞分化为多巴胺能神经元的方法［16］。这一方法中，神经细胞的分化通过ES细胞与小鼠骨髓来源的基质细胞PA-6细胞单层共培养而实现。实验结果表明，92%的细胞表现为神经细胞黏附分子（nervecelladhesionmolecule,NCAM）阳性，其中多数为酪氨酸羟化酶（tyrosinehydroxylase,TH）阳性细胞。酪氨酸羟化酶是多巴胺生物合成的限速酶，因此是多巴胺能神经元的一个很好的分子标志。2005年Yamozoe等人［17］用含有肝素的磷酸盐缓冲液冲洗培养的PA-6细胞得到含有所谓神经诱导因子（neuralinducingfactors,NIF）的溶液，用此溶液培养小鼠ES细胞，发现小鼠ES细胞可以在含有33%NIF溶液的培养液中生存，并且随着培养液中肝素浓度的增加，ES细胞分化为神经细胞的比例也增高。值得注意的是，PA-6细胞介导的神经细胞分化受到血清或BMP-4的抑制，血清和BMP-4的加入可引起ES细胞分化为多种非神经细胞。PA-6细胞的SDIA作用并不能使所有类型的干细胞诱导分化为多巴胺能神经元，例如，2005年Roybon等人［18］报道，对于神经前体细胞，PA-6细胞不能促进其向多巴胺能神经元分化，而是促进其向星形胶质细胞的分化。

2003年Barberi等人［19］描述的一种经基质细胞诱导分化的方法可以将ES细胞分别诱导分化为多种神经细胞。这一方法将小鼠骨髓来源的基质细胞MS5或S17或主动脉-性腺-中肾区来源的原始基质细胞作为饲养层细胞与ES细胞在血清替代培养液中共同培养，得到神经前体细胞，再用不同的细胞因子序贯处理这些神经前体细胞，分别可以得到较高百分比的胆碱能神经元、5-羟色胺能神经元、多巴胺能神经元、γ-氨基丁酸能神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。将得到的多巴胺能神经元注射到6-OHDA诱导的帕金森模型动物的患侧纹状体内，8周后由中枢神经系统兴奋剂amphetamine或者纹状体D1、D2受体激动剂apomorphine所诱导的旋转不稳定症状得到了显著改善，并且可以在注射细胞的纹状体内发现大量的酪氨酸羟化酶阳性细胞。

基质细胞诱导神经细胞分化的方法可以高效获得某种特定的神经细胞，例如，多巴胺能神经元和胆碱能神经元。然而，作用机制还有待进一步阐明。

3默认模式（defaultmodel）介导的神经细胞分化

2001年Tropepe等人［20］发现小鼠ES细胞在低密度、无血清、无饲养层细胞的条件下培养7天后，约0.2%的细胞可形成神经球（neurosphere），并进一步自发分化为神经细胞，这种分化方法称为默认模式。这是抑制神经分化的信号分子表达降低的结果。Wiles等人［9］发现在神经分化过程中，可以检测到BMP、TGFβ等基因的表达下调。BMPs在神经发育早期与细胞表面丝/苏氨酸受体结合激活Smad蛋白，后者进入核内抑制Mash1、Math1、Ngn1/2、NeuroD等转录因子的活性，调节下游基因的表达，从而抑制神经分化［21］。BMP4处理的小鼠ES细胞在分化过程中神经元数量大为减少［22］；而用noggin、follistatin、chordin、Cerberus等BMPs的拮抗剂处理小鼠ES细胞则可促进ES细胞向神经细胞方向的分化。

该方法促进神经分化的效率较低，单独应用此法诱导神经细胞分化并不多见。

4单层粘附培养诱导的神经细胞分化

2002年Pacherník等人［23］在不形成EB和不用RA处理的情况下，将小鼠ES细胞生长在含有胰岛素（insulin）、转铁蛋白（transferrin）、硒元素（selenium）和纤连蛋白的无血清DMEM/F12培养液中，发现分化的细胞多数表达MAP-2等神经细胞的标志性蛋白。2003年Ying等人［24］将细胞密度为0.5～1.5×104/cm2的小鼠ES细胞培养于0.1%明胶包被的组织培养皿上，以N2B27作为培养液，培养4天后，60%以上的细胞分化为神经前体细胞。该方法形成的神经前体细胞具有良好的可塑性：神经前体细胞在N2B27培养液中培养，得到的细胞多数为GABA能神经元；FGF8和SHH处理神经前体细胞可以得到较多的多巴胺能神经元。

此类方法将形成EB的三维培养模式简化为单层粘附培养的模式，降低了复杂程度，有利于神经细胞分化早期事件的分子机制研究，而培养液中各成分发挥的作用需要进一步阐明。

5遗传工程介导的神经细胞分化

2002年Chung等人［25］将Nurr1（nur相关因子1）基因导入小鼠ES细胞，使其过表达，从而诱导ES细胞分化为具有中脑多巴胺能神经元表型的细胞。Nurr1是一种转录因子，直接结合于TH基因的启动子区域，调节维持中脑多巴胺能神经元表型的蛋白质的表达，如L-芳香族氨基酸脱羧酶（aromaticL-aminoaciddecarboxylase,AADC）、囊泡单胺转运蛋白2（vesicularmonoaminetransporter2,VMAT2）［26］和多巴胺转运蛋白（dopaminetransporter,DAT）［27］。将这种方法得到的多巴胺能神经元注射到脑内可以改善帕金森模型大鼠的运动缺陷［28］。该方法存在的问题是，在神经细胞分化之前过表达Nurr1会上调其他多巴胺能神经元分子标志的表达，而且由ES细胞分化的其他细胞也会出现这种情况［29］。

2004年Ikeda等人［30］将MASH1基因导入小鼠ES细胞，该ES细胞多数分化为表达βⅢtubulin和泛NCAM（panNCAM）的神经元样细胞，其中半数进一步分化为Islet阳性的运动神经元。MASH1是一种激活型碱性螺旋-环-螺旋结构的转录因子，表达于腹侧端脑，调节GABA能中间神经元和分支运动神经元的发育［31］。将得到的运动神经元样细胞注射到偏瘫小鼠脑室周围的运动皮层，可明显改善运动障碍。

遗传工程介导的神经细胞分化方法的优势是可以较高效率地得到感兴趣的特定的神经细胞。但是由于导入基因的功能多样性和不确定性，较难判断该基因对细胞的整体影响和长远影响。

6问题与展望

虽然小鼠胚胎干细胞诱导分化为神经细胞的方法取得了较大进展，目前可以较高效率地得到中枢神经系统的各种神经元和神经胶质细胞，但是仍有许多问题亟待解决。首先，虽然“五步法”方案解决了“4-/4+”方案中分化细胞不易纯化的问题，但是其分子机制尚待进一步阐明、操作步骤需要进一步优化；其次，SDIA诱导方法的作用机制和单层粘附培养的作用机制需要进一步阐明，这将会有利于我们对神经细胞分化过程中信号通路的掌握；再次，遗传工程方法导入的基因对细胞的长远影响需要进一步观察和研究；还有，现在所得到的神经细胞类型还不很明确，因为神经元和神经胶质细胞还可以分为很多亚型。例如中枢神经系统的胆碱能神经元根据形态和生化特性就可以分为不同亚型，它们的分布和生理功能也不尽相同。因此有必要获得特定部位和类型的神经细胞。

ES细胞向神经细胞分化的研究有利于人们了解胚胎神经细胞发育的机制、发现ES细胞向神经细胞分化的关键调节基因；建立体外定向诱导神经细胞分化体系将为神经疾病治疗药物的筛选以及基因工程药物的开发等提供有用的材料；体外大量有功能的特定神经元的获得使神经再生医学正一步步从理论走向实践。

【参考文献】

1EvansMJ,KaufmanMH.Establishmentincultureofpluripotentialcellsfrommouseembryos.Nature,1981,292：154-155.

2SmithAG.Embryo-derivedstemcells:ofmiceandmen.AnnuRevCellDevBiol，2001，17：435-462.

3O’SheaKS.Embryonicstemcellmodelsofdevelopment.AnatRec，1999，257(1):32-41.

4StrübingC,Ahnert-HilgerG,ShanJ,etal.Differentiationofpluripotentembryonicstemcellsintotheneuronallineageinvitrogivesrisetomatureinhibitoryandexcitatoryneurons.MechDev，1995，53：275-287.

5BainG,KitchensD,YaoM,etal.Embryonicstemcellsexpressneuronalpropertiesinvitro.DevBiol,1995，168342-357.

6LiuS,QuY,StewartTJ,etal.Embryonicstemcellsdifferentiateintooligodendrocytesandmyelinateincultureandafterspinalcordtransplantation.ProcNatlAcadSci，2000，97：6126-6131.

7GuanK,ChangH,RolletschekA,etal.Embryonicstemcell-derivedneurogenesis:Retinoicacidinductionandlineageselectionofneuronalcells.CellTissueRes,2001，305：171-176.

8FraichardA,ChassandeO,BilbautG,etal.Invitrodifferentiationofembryonicstemcellsintoglialcellsandfunctionalneurons.JCellSci，1995，108：3181-3188.

9Wiles,MV，Johansson,BM.EmbryonicStemCellDevelopmentinaChemicallyDefinedMedium.ExpCellRes，1999，247：241-248.

10LeeSH,LumelskyN,StuderL,etal.Efficientgenerationofmidbrainandhindbrainneuronsfrommouseembryonicstemcells.NatBiotechnol,2000,18：675-679.

11LendahlU,ZimmermanLB，Sstemcellsexpressanewclassofintermediatefilamentprotein.Cell，1990，60：585-595.

12OkabeS,Forsberg-NilssonK,SpiroAC,etal.Developmentofneuronalprecursorcellsandfunctionalpostmitoticneuronsfromembryonicstemcellsinvitro.MechDev，1996，59：89-102.

13YeW,ShimamuraK,RubensteinJLR,etal.FGFandShhsignalscontroldopaminergicandserotonergiccellfateintheanteriorneuralplate.Cell，1998，93，755-766.

14WichterleH,LieberamI,PorterJA,etal.Directeddifferentiationofembryonicstemcellsintomotorneurons.Cell，2002，110：385-397.

15TsuchiyaT,ParkKC,ToyonagaS,etal.Characterizationofmicrogliainducedfrommouseembryonicstemcellsandtheirmigrationintothebrainparenchyma.JournalofNeuroimmunology,2005，160：210-218.

16KawasakiH,MizusekiK,NishikawaS,etal.InductionofmidbraindopaminergicneuronsfromEScellsbystromalcellderivedinducingactivity.Neuron，2000，28：31-40.

17YamazoeH,MurakamiY,MizusekiK,etal.CollectionofneuralinducingfactorsfromPA6cellsusingheparinsolutionandtheirimmobilizationonplasticculturedishesfortheinductionofneuronsfromembryonicstemcells.Biomaterials，2005，26：5746-5754.

18RoybonL,BrundinP,LiJY.Stromalcell-derivedinducingactivitydoesnotpromotedopaminergicdifferentiation,butenhancesdifferentiationandproliferationofneuralstemcell-derivedastrocytes.ExperimentalNeurology，2005，196：373-380.

19BarberiT,KlivenyiP,CalingasanNY,etal.Neuralsubtypespecificationoffertilizationandnucleartransferembryonicstemcellsandapplicationinparkinsonianmice.NatBiotechnol.2003，21：1200-1207.

20TropepeV,HitoshiS,SirardC,etal.Directneuralfatespecificationfromembryonicstemcells:Aprimitivemammalianneuralstemcellstageacquiredthroughadefaultmechanism.Neuron，2001，30：65-78.

21Munoz-SanjuánI，BrivanlouAH.NEURALINDUCTION,THEDEFAULTMODELANDEMBRYONICSTEMCELLS.NatRevNeurosci，2002，3：271-280.

22vonBubnoffA,ChoKWY.IntracellularBMPsignalingregulationinvertebrates:Pathwayornetwork?DevBiol,2001，239：1-14.

23PacherikKJ,EslnerM,BryjaV,etal.Neuraldifferentiationofmouseembryonicstemcellsgrowninmonolayer.ReprodNutrDev,2002，42：317-326.

24YingQL,StavridisM,GriffithsD,etal.Conversionofembryonicstemcellsintoneuroectodermalprecursorsinadherentmonoculture.NatBiotechnol,2003，21：183-186.

25ChungS,SonntagKC,AnderssonT,etal.GeneticengineeringofmouseembryonicstemcellsbyNurr1enhancesdifferentiationandmaturationintodopaminergicneurons.EurJNeurosci,2002，16：1829-1838.

26HermansonE,JosephB,CastroD,etal.Nurr1regulatesdopaminesynthesisandstorageinMN9Ddopaminecells.ExpCellRes,2003，288：324-334.

27SmitsSM,PonnioT,ConneelyOM,etal.InvolvementofNurr1inspecifyingtheneurotransmitteridentityofventralmidbraindopaminergicneurons.EurJNeurosci,2003，18：1731-1738.

28KimJH,AuerbachJM,Rodríguez-GómezJA,etal.DopamineneuronsderivedfromembryonicstemcellsfunctioninananimalmodelofParkinson’sdisease.Nature,2002，418：50-56.

29SonntagKC,SimantovR,KimKS,etal.TemporallyinducedNurr1caninduceanon-neuronaldopaminergiccelltypeinembryonicstemcelldifferentiationEurJNeurosci,2004，19：1141-1152.

神经元范文篇10

关键词：ZISC78；径向基函数神经网络（RBFNN）；实时；预报

1引言

神经网络是近年来得到广泛关注的一种非线性建模预报技术。它具有自组织、自学习、自适应和非线性处理、并行处理、信息分布存储、容错能力强等特性，对传统方法效果欠佳的预报领域有很强的吸引力。基于神经网络的非线性信息处理方法已应用于军事信息处理及现代武器装备系统的各个方面，并有可能成为未来集成智能化的军事电子信息处理系统的支撑技术。该技术在一些先进国家已部分形成了现实的战斗力。

船舶在波浪中航行，会受到风、浪和流的影响，因而将不可避免地发生摇荡运动。严重的摇荡会使船员工作效率下降、物品损坏、军舰的战斗力下降。如果能够预知未来一段时间船舶的运动情况，不仅有利于尽早采用先进控制算法控制舰载武器平台隔离船舶运动的影响，使其始终稳定瞄准目标，而且还可获得未来一个海浪周期内的船舶运动情况，以研究船载武器上层的控制策略，从而提高火力密度，因此，有必要研究在海浪中具有一定精度的海浪中船舶运动的短期预报。此外，如能有效准确地预报船舶的横摇运动，对于提高船舶的耐波性和适航性也有重要意义。

国内外学者也将神经网络用于船舶运动预报研究，但往往没有考虑实时性等实现问题，因而不能实用化。神经网络实现技术是神经网络研究的一个重要方面。神经网络实现可分为全硬件实现和软件实现两种。目前神经网络的实现还主要以软件模拟为主，由于现行的冯诺曼计算机体系结构不能实现并行计算，因而神经网络软件的实时应用还受到一定限制。

目前，一些著名集成电路制造公司如Intel、Mo-torola、松下、日立、富士通等均已推出自己的模拟或数字神经网络芯片，这些芯片无论在网络规模还是运行速度上都已接近实用化的程度，因而给神经网络应用的发展以极大的推动。由于舰载武器系统，需选用具有在片学习功能的神经网络芯片，即将网络训练所需的反馈电路及权值存储、计算和修正电路都集成在了一个芯片，因而可实现全硬件的、具有自学习能力的神经网络系统，也可以说，这是一种具有自适应能力的神经网络。

2ZISC78的功能及工作原理

ZISC78是由IBM公司和Sillicon联合研制的一种低成本、在线学习、33MHz主频、CMOS型100脚LQFP封装的VLSI芯片，图1所示是ZISC78的引脚排列图。ZISC78的特点如下：

●内含78个神经元；

●采用并行结构，运行速度与神经元数量无关；

●支持RBF／KNN算法；

●内部可分为若干独立子网络；

●采用菊花链连接，扩展不受限制；

●具有64字节宽度向量；

●L1或LSUP范数可用于距离计算；

●具有同步／异步工作模式。

2．1ZISC78神经元结构

ZISC78采用的神经元结构如图2所示，该神经元有以下几种状态：

(1)休眠状态：神经网络初始化时，通常处于这种状态。

(2)准备学习状态：任何时侯，神经网络中的神经元都处于这种状态。

(3)委托状态：一个包含有原型和类型的神经元处于委托状态。

(4)激活状态：一个处于委托状态的神经元，通过评估，其输入矢量处于其影响域时，神经元就被激活而处于激活状态。

(5)退化状态：当一个神经元的原型处于其它神经元类型空间内，而大部分被其他神经元类型空间重叠时，这个神经元被宣布处于退化状态。

2．2ZISC78神经网络结构

从图3所示的ZISC78神经网络结构可以看出，所有神经元均通过“片内通信总线”进行通信，以实现网络内所有神经元的“真正”并行操作。“片内通信总线”允许若干个ZISC78芯片进行连接以扩大神经网络的规模，而这种操作不影响网络性能。

ZISC78片内有6bit地址总线和16bit数据总线，其中数据总线用于传输矢量数据、矢量类型、距离值和其它数据。

2．3ZISC78的寄存器组

ZISC78使用两种寄存器：全局寄存器和神经元寄存器。全局寄存器用于存储与所有神经元有关的信息，每片仅有一组全局寄存器。全局寄存器组中的信息可被传送到所有处于准备学习状态和委托状态的神经元。神经元寄存器用于存储所属神经元的信息，该信息在训练学习操作中写入，在识别操作中读出。

2．4ZISC78的操作

ZISC78的操作包括初始化、矢量数据传播、识别和分类等三部分。

初始化包括复位过程和清除过程。

矢量数据传播包括矢量数据输入过程和神经元距离计算过程。神经元距离就是输入矢量和神经元中存储的原型之间的范数。通常可选L1范数或Lsup范数：

其中，Xi为输入矢量数据，Xs为存贮的原型数据。

对于识别和分类，ZISC78提供有两种可选择的学习算法RBF和KNN。其中RBF是典型的径向基函数神经网络。在该RBF模式下，可输出识别、不确定或不认识的状态；KNN模式是RBF模式的限制形式，即在KNN模式下，新原型的影响域总被设为1，输出的是输入向量和存储原型之间的距离。需要指出的是，ZISC78具有自动增加或减小神经元个数以适应输入信号的分类和识别功能，神经元个数的最大值和最小值在全局寄存器组中设定。

2．5ZISC78的组网

一个ZISC78芯片内可以通过寄存器操作定义若干个独立的网络。若干个ZISC78芯片通过层叠可以组成一个更大的神经网络，组网芯片数量没有限制，小于10个ZISC78组网时，甚至连电源中继器件也不需要。所以，ZISC78具有最大的灵活性，能够满足不同的需要。

3仿真实例

为了验证ZISC78用于船舶运动实时预报的精度，本文对径向基函数神经网络预报进行了仿真，图4给出了基于径向基函数神经网络和船舶运动惯导实测信号预报的0．3秒（15步）误差曲线图。

通过以惯导实测数据ZHX＿lg．dat为例预报0．3秒（15步）以后的船舶运动，作者运用相空间重构理论已经判断出本数据为非线性信号。

该仿真的最大预报误差方差为6．4666e－004，该数据可以满足战技指标。