应用案例

　　实验名称：低强度超声对小脑皮层神经活动的直接调控作用

　　研究方向：超声神经调控

　　实验内容：本研究利用双光子活体钙成像系统地检测了小脑神经元对低强度超声的响应模式，并提出了一种全新的超声神经调控行为学检测范式，从超声诱导的持续效应、脱靶刺激下神经元响应的消除和小鼠运动行为的诱发三方面共同揭示了低强度超声对小脑皮层的直接兴奋作用。

　　测试设备：ATA-L4水声功率放大器、换能器、函数信号生成器等。

　　实验过程：在超声刺激时长小于或等于500ms的实验中，为了产生强度较高的超声刺激，我们选择了127kHz换能器，换能器尖端变幅杆长26mm，尖端直径2mm，驱动换能器的电信号由函数信号生成器生成并经ATA-L4水声功率放大器进行放大，经压电陶瓷将电信号转换为机械信号。

　　图1：低强度超声对小脑皮层神经活动实验原理图

　　实验结果：对树突群体钙信号的定量分析显示，超声刺激下浦肯野细胞神经活动的整体幅度随刺激持续时长和超声强度的上升而增加，其中1.3W/cm2、4.4W/cm2强度的超声在80毫秒(图A)和500毫秒(图B)的刺激时长下均能显著增强神经活动的幅度。双因素方差分析的结果表明，超声的声强是影响浦肯野细胞树突整体神经活动幅度的显著因素(图C)。除了树突整体的神经活动外，我们对被超声激活的树突在自发活动和超声刺激期间的钙信号事件发生率进行了统计分析。比较结果显示，在这些树突中，钙信号事件的发生率在超声刺激期间均显著高于自发活动水平(图D和E)。对不同刺激参数下超声刺激引起的钙信号事件发生率的比较结果显示，刺激时长是影响超声神经调控浦肯野细胞稳定性的显著因素(图F)。

　　图2：树突群体钙信号的定量分析结果

　　功率放大器推荐：ATA-L系列

　　图：ATA-L系列水声功率放大器指标参数

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