【摘要】：目的:Gamma振蕩可為神經(jīng)元放電提供精確的時(shí)間模板,參與感知覺(jué)綁定、選擇性注意及記憶鞏固和提取。本研究在分析不同月齡阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)模型清醒探索時(shí)和睡眠時(shí)gamma網(wǎng)絡(luò)特征的基礎(chǔ)上,探討長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特征的影響及相關(guān)分子機(jī)制,為AD無(wú)創(chuàng)性早期診斷及有氧運(yùn)動(dòng)作為非藥物方法改善AD認(rèn)知功能提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。方法:以成年APP/PS1/tau轉(zhuǎn)基因小鼠(AD模型)和C57BL/6J為研究對(duì)象,包括2月齡AD模型和C57BL/6J安靜組,6月齡、9月齡和12月齡兩種屬動(dòng)物隨機(jī)分為AD運(yùn)動(dòng)組(AE),對(duì)照運(yùn)動(dòng)組(CE)和AD安靜組(AS),對(duì)照安靜組(CS),所有運(yùn)動(dòng)組在取材前進(jìn)行12周規(guī)律有氧運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)方案5 d/w,60 min/d,前10 min運(yùn)動(dòng)負(fù)荷為12 m/min,后50 min為15 m/min,跑臺(tái)坡度為0°。八臂迷宮實(shí)驗(yàn)和跳臺(tái)回避實(shí)驗(yàn)檢測(cè)各組認(rèn)知能力;多通道在體記錄技術(shù)記錄前額葉和海馬CA1區(qū)清醒和睡眠狀態(tài)神經(jīng)電信號(hào),Matlab提取清醒狀態(tài)theta時(shí)間段和睡眠狀態(tài)的SWR時(shí)間段,多窗譜估計(jì)法進(jìn)行時(shí)頻分析和功率譜密度分析,平均向量長(zhǎng)度評(píng)價(jià)theta-gamma相位幅值耦合強(qiáng)度;對(duì)神經(jīng)元放電進(jìn)行識(shí)別與分類,計(jì)算清醒時(shí)錐體細(xì)胞(pyramidal cell,PC)和中間神經(jīng)元(interneuron,IN)的放電頻率比值及睡眠時(shí)IN/PC,分析其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)興奮抑制特點(diǎn);Dot blot、Western blot及免疫熒光檢測(cè)前額葉和海馬oAβ、Aβ多聚體、pS262-tau、pS214-tau、Tau、GAD67、PV的表達(dá)。結(jié)果:(1)行為學(xué)及病理變化特征:6月齡、9月齡、12月齡AD模型均出現(xiàn)八臂迷宮和跳臺(tái)回避實(shí)驗(yàn)認(rèn)知缺陷(P0.05),有氧運(yùn)動(dòng)明顯改善其行為學(xué)能力(6月齡、9月齡明顯,P0.05);同時(shí)顯著降低其6月齡、9月齡、12月齡前額葉和海馬oAo含量及9月齡、12月齡Aβ斑沉積(P0.05);降低6月齡、9月齡tau蛋白及其磷酸化水平(P0.05),降低12月齡tau的磷酸化水平(P0.05)。(2)隨著月齡增加,AD模型清醒和睡眠狀態(tài)的gamma能量呈下降趨勢(shì)。清醒狀態(tài)9、12月齡前額葉theta時(shí)段的gamma振蕩能量顯著下降;運(yùn)動(dòng)顯著增加9月齡gamma能量(P0.05),對(duì)12月齡無(wú)明顯作用。清醒狀態(tài)2月齡AD模型海馬CA1區(qū)theta時(shí)段gamma振蕩能量較對(duì)照組顯著升高,6、9月齡顯著下降,12月齡無(wú)顯著改變,運(yùn)動(dòng)顯著增加6、9、12月齡AD模型gamma能量(P0.05)。(3)睡眠狀態(tài)2月齡AD模型海馬CA1區(qū)SWR時(shí)段的低頻gamma能量顯著升高,6、9月齡顯著下降,12月齡無(wú)顯著改變,運(yùn)動(dòng)顯著增加6、9月齡SWR時(shí)段低頻gamma能量(P0.05)。(4)6、9月齡AD模型前額葉和海馬CA1區(qū)theta-gamma耦合出現(xiàn)顯著下降,12月齡無(wú)顯著差異;運(yùn)動(dòng)顯著增加6、9月齡兩腦區(qū)的theta-gamma耦合及12月齡海馬CA1區(qū)的theta-gamma耦合(P0.05)。(5)清醒狀態(tài)2月齡AD模型海馬CA1區(qū)PC/IN顯著升高,6月齡、9月齡顯著下降,12月齡與對(duì)照組無(wú)顯著差異;運(yùn)動(dòng)顯著增加6、9、12月齡AD模型PC/IN(P0.05)。清醒狀態(tài)9月齡AD模型前額葉PC/IN顯著升高,12月齡顯著下降;運(yùn)動(dòng)顯著降低9月齡PC/IN(P0.05),對(duì)12月齡無(wú)顯著影響。(6)睡眠狀態(tài)2、6、9月齡AD模型海馬CA1區(qū)IN/PC顯著下降,12月齡無(wú)顯著差異,運(yùn)動(dòng)顯著升高6、9月齡IN/PC(P0.05)。睡眠狀態(tài)6、9月齡AD模型前額葉IN/PC顯著下降,12月齡無(wú)顯著差異,運(yùn)動(dòng)顯著升高6、9月齡IN/PC(P0.05)。(7)6月齡AD模型前額葉和海馬GAD67表達(dá)顯著升高(P0.05),運(yùn)動(dòng)使其顯著降低(P0.05)。6、9月齡AD模型前額葉PV神經(jīng)元數(shù)量顯著高于對(duì)照組,運(yùn)動(dòng)使其顯著下降(P0.05)。各月齡AD模型海馬PV神經(jīng)元數(shù)量與對(duì)照組無(wú)顯著差異,運(yùn)動(dòng)顯著降低9月齡PV表達(dá)(P0.05)。結(jié)論:(1)2月齡APP/PS1/tau轉(zhuǎn)基因小鼠海馬CA1區(qū)出現(xiàn)theta時(shí)段gamma能量和SWR時(shí)段低頻gamma能量升高及神經(jīng)元興奮性改變;隨月齡增加前額葉和海馬gamma活動(dòng)異常下降,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)興奮/抑制失衡加重。(2)有氧運(yùn)動(dòng)減輕APP/PS1/tau轉(zhuǎn)基因小鼠病理性Aβ沉積及tau蛋白磷酸化,提高前額葉和海馬CA1區(qū)theta時(shí)段gamma能量、theta-gamma耦合及SWR時(shí)段低頻gamma能量和PV神經(jīng)元功能改善,是其整體行為學(xué)改善的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)制之一。
【學(xué)位授予單位】：北京體育大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：G804.2
【圖文】：

統(tǒng)在高級(jí)認(rèn)知過(guò)程中如工作記憶、抉擇、物體辨認(rèn)等伴動(dòng)變化，主要包括細(xì)胞外動(dòng)作電位以及局部場(chǎng)電位的變步和節(jié)律活動(dòng)功能直接關(guān)系到神經(jīng)系統(tǒng)的信息處理甚至研究神經(jīng)系統(tǒng)的同步和節(jié)律對(duì)于進(jìn)一步了解大腦認(rèn)知功。絡(luò)振蕩是神經(jīng)元群體間有節(jié)律的同步性電活動(dòng)。可以在織上產(chǎn)生振蕩活動(dòng)，在單個(gè)神經(jīng)元中，振蕩可以表現(xiàn)為律性振蕩，使突觸后神經(jīng)元節(jié)律性地激活。在神經(jīng)系統(tǒng)的同步活動(dòng)可以引起突觸后電位宏觀振蕩，這種振蕩可分辨率的細(xì)胞外放置的電極來(lái)監(jiān)測(cè)如深部電極、硬膜下及頭皮電極記錄到[2]。

圖 2.2 不同節(jié)律的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)振蕩[30]Figure 2.2 Neural Network Oscillations系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能復(fù)雜性是由不同類型的神經(jīng)元通過(guò)興奮性突觸、抑制性突神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能的復(fù)雜性取決抑制性神經(jīng)系統(tǒng)。抑制經(jīng)元組成。興奮抑制平衡和反饋控制是振蕩的基本神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)振蕩中重要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。經(jīng)元的多樣性由兩大類神經(jīng)元組成，第一類是興奮性的錐體神經(jīng)神經(jīng)元[31]。錐體神經(jīng)元占皮層的 75%-80%，又稱主/Ⅲ層和Ⅴ層，以谷氨酸為神經(jīng)遞質(zhì)，使突觸后膜去的作用。錐體細(xì)胞樹(shù)突多棘突，軸突可投射到其他又稱為投射神經(jīng)元。中間神經(jīng)元占皮層的 20%-25

gamma 振蕩可易化記憶編碼，theta 調(diào)控的慢速 gamma 振模式。-gamma PAC 和學(xué)習(xí)記憶的一個(gè)線索來(lái)自對(duì)長(zhǎng)期突觸增強(qiáng)n，LTP）誘導(dǎo)的研究[108]。幾種不同的方法可以誘導(dǎo) LTP，采用 5Hz 的的高頻（100 Hz）串刺激 6-7 次，這種模式以 theta 振蕩頻率出現(xiàn)，即 theta 和高頻 gamma 的相位幅ma 高頻刺激串相對(duì)于 theta 節(jié)律相位發(fā)生改變，則可以使誘導(dǎo)出長(zhǎng)時(shí)程抑制（long-term depression，LTD）[109]�？赡苷抢� theta-高頻 gamma 相位幅值耦合可以改變發(fā)生過(guò)程的，同樣，經(jīng)顱磁刺激實(shí)驗(yàn)采用 theta-高頻 gamm認(rèn)為是增加運(yùn)動(dòng)皮層誘發(fā)電位的最有效方案[108]。鑒于 CF的相關(guān)性以及學(xué)習(xí)和突觸 LTP 和 LTD 之間的強(qiáng)相關(guān)性，合提供調(diào)節(jié)突觸強(qiáng)度的一種機(jī)制。

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3 吳U

本文編號(hào)：2764134