时间生物学相关仪器的研究和应用

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1、四川大学博士论文时间生物学相关仪器的研究和应用研究生杨波指导教师王正荣教授时『白J生物学是研究机体乃至单细胞活动的生物节律及其时间结构和应用的科学。在自然界中，从单细胞到高等动植物以及人类的所有生命活动均存在着按照一定规律运行的、周期性的生命活动现象，称为生物节律。生物节律系统参与调控机体的生理、生化、代谢和行为，稳定机体内珏境，使机体适应外界上1=境的变化。人体的生理参数是节律性的、动态的，在节律的高峰和低谷检测的参数值常常相差很远，被研究对象在一两次时间点的测量值通常无法给出用于临床诊断的足够信息；甚至在极端情况下，反映出错误的信息。因此，采用时问生物学的理论和分析方法设计的检测仪

2、器，全面地、动态地采集被研究对象的数据非常重要。药物作用靶组织对药物的敏感性、正常组织对药物的耐受性是不同步的。不同时间给药，其药代动力学行为和由此产生的药效，毒副作用也有所不同。在时间药理学、时间病理学和时间治疗学的理论指导下通过仪器的编程实现对药物释放的时间、药物释放的剂量的精确控制，可以达到理想的最优的给药效果。在肿瘤、精神系统疾病、心血管疾病的治疗中已经有一些以时间生物学的观点、原理和技术方法为基础的仪器开发并投入临床应用，确能提高药效、降低毒性、改善病人的生活质量。因此，采用时间生物学的理论和分析方法设计的相关检测仪器在协助治疗相关疾病中有着重要的应用价值。本课题致力于研制生

3、物节律检测控制系统，通过调节系统的授时因子导引实验对象的生物节律，同时连续检测动物活动性，进而分析研究动物的生物节律。该系统是一套分布式集散控制系统，下位机采用单片机系统，上位机采用Pc机的。系统中检测部分和授时因子的硬件实现采用模块化设计，根据具体的实验动物和实验要求采用不同的检测模块并且配置相应的授时因子发生模块。我们研制的授时因子模块包括光线、电磁波、温度模块，活动性检测模块有针对大I删川大学博t论文鼠，小鼠和果蝇的模块。一年的正常运行显示生物节律检测控制系统达到了开展生物节律实验所需的要求，系统稳定可靠。同国外同类设备相比较，我们的系统集成度高、系统功能完善，通用性强，可以根据

4、今后的实验要求进行二次开发，有很好的可扩展性。在时『白J生物学研究领域，该系统的开发成功填补了国内同类产品的空白，为开展生物节律的研究提供了必要的研究手段和实验平台。抑郁症是危害健康的一种常见病，患病率为6．1％～9．6％，不仅会影响患者的工作效率，降低生活质量，还可能严重危及生命，给人类社会带来沉重的负担。最新研究显示，生物节律同抑郁症密切相关。部分抑郁症有明显的昼夜和季节节律，与褪黑素的下降密切相关．光线作为调控生物节律的强授时因子，己用于抑郁症的治疗，并取得了可喜的成果。．本人在攻读博士学位期间开展了抑郁症治疗仪的开发工作。我们研制的抑郁疝；治疗仪主要基于电磁波的生物效应．抑郁症

5、治疗仪通过放置于头部的通电的绝缘线圈放在特定部位的头皮上，当线圈中有强烈的电流通过时，就会有磁场产生，后者无衰减地透过头皮和颅骨，进入皮质表层数毫米处并产生感应电流，从而抑制或促进神经细胞的功能。抑郁症治疗仪与主要依据单胺假说的抗抑郁药物相比，在抗抑郁机制上是一突破。功能影像学研究表明，rTMS治疗后，抑郁症患者左额叶的局部脑血流灌注增加。rTMS还可改变即刻早期基因表达，尤其是丘脑PvT核及其他调节昼夜节律脑区的基因表达。我们设计的基于电磁波效应的抑郁症治疗仪，采用基于ARM9芯片的嵌入式技术，结合LINUX操作系统。提供了一种针对多种精神疾病的非创伤性治疗手段，对抑郁症、躁狂症、强

6、迫症、创伤后应激障碍以及精神分裂症等有治疗效果，并且具有体外非创伤性、无痛安全、有效等特点．该治疗仪已开始临床实验，有望成为首家成功开发并应用临床的基于电磁波效应的抑郁症治疗仪。关键诃：时间生物学生物节律检测控制系统抑郁症2四川大学博七论文StudyandapplicationofChronobiologyrelatedinstrumentsChronobiologyisanewlyrisingsciencestudyingthebiologicrhythm，timeSU'Uctureandapplicationoforganismandmonoplast．Almostallorgan

7、ismsonearthexhibitdailychangesinavarietyofphysiologicalprocesses．Biologicrhythmsystematicallyoperatesthephysiologicalfunctions，biochemistry,metabolismandbehavioroforganismSOastomaketheinternalenvironmentstableandsuitabletOth