Page 213 - 《应用声学》2023年第2期

第 42 卷 第 2 期 张默涵等： 经颅超声刺激人脑海马的数值仿真研究 401

经元静息状态时仅由超声刺激而产生的放电电位 仅由 超声 刺激 而产 生 的 放 电电 位； 图 13(b 1 )∼
局部放大图，图 12(b 1 )∼ 图 12(b 8 ) 为刺激后神经元 图 13(b 8 ) 为刺激后神经元放电的电位图。由图 11
放电图。由图 11 及图 12 对比可知，超声刺激后海 与图 13对比可知，超声刺激后海马神经元最终放电
马神经元最终放电的膜电位振幅从 30 mV 降低到
30
0.1∼0.8 mV，神经元放电受到抑制。在0.5∼0.9 MHz 20
10
范围内，随着频率的增加膜电位幅值逐渐变低； 0
在 0.9∼1.2 MHz 范围随着频率的增加内膜电位幅 V/mV -10
值出现波动；在 0.5∼1.2 MHz 范围内 0.9 MHz 与 -20
-30
1.2 MHz的膜电位幅值接近，且较小。 -40
-50
3.4.2 声强对海马神经元放电的影响 -60
-70
在 频 率 为 0.9 MHz、 占 空 比 为 50% 的 条 件 0 5 10 15 20
௑ᫎ/ms
下 使 用 不 同 功 率 超 声 刺 激 时 海 马 神 经 元 放 电
行为如图 13 所示。其中，图 13(a 1 )∼ 图 13(a 8 ) 为 图 11 海马神经元原始放电
使用 I spta 为 0.5∼2.25 W/cm 时的等效焦点声压 Fig. 11 Hippocampal neuron discharge before ul-
2
(0.18∼0.39 MPa) 刺激下海马神经元静息状态时 trasound stimulation

f=0.5 MHz f=0.6 MHz
2 1.0 2 1.0
(a ) (b ) (a ) (b )
1 0.5 1 0.5
V/mV 0 V/mV 0 V/mV 0 V/mV 0
-1 -0.5 -1 -0.5
-2 -1.0 -2 -1.0
0 0.01 0.02 0 10 20 0 0.01 0.02 0 10 20
௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms
f=0.7 MHz f=0.8 MHz
2 1.0 2 1.0
(a  ) (b  ) (a  ) (b  )
1 0.5 1 0.5
V/mV 0 V/mV 0 V/mV 0 V/mV 0

-1 -0.5 -1 -0.5
-2 -1.0 -2 -1.0
0 0.01 0.02 0 10 20 0 0.01 0.02 0 10 20
௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms
f=0.9 MHz f=1.0 MHz
2 1.0 2 1.0
(a  ) (b  ) (a  ) (b  )
1 0.5 1 0.5
V/mV 0 V/mV 0 V/mV 0 V/mV 0
-1 -0.5 -1 -0.5
-2 -1.0 -2 -1.0
0 0.01 0.02 0 10 20 0 0.01 0.02 0 10 20
௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms
f=1.1 MHz f=1.2 MHz
2 1.0 2 1.0
(a  ) (b  ) (a  ) (b  )
1 0.5 1 0.5
V/mV 0 V/mV 0 V/mV 0 V/mV 0

-1 -0.5 -1 -0.5
-2 -1.0 -2 -1.0
0 0.01 0.02 0 10 20 0 0.01 0.02 0 10 20
௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms
图 12 不同频率下刺激后海马神经元放电行为图
Fig. 12 The membrane potential diagram of hippocampal neurons after stimulation at different frequencies