本文關(guān)鍵詞：貓17區(qū)細(xì)胞的方位選擇性及方位功能柱中整合特性的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：視皮層中神經(jīng)元的方位選擇性是一種特有的生理特性。在視皮層中具有相同方位的細(xì)胞聚集在一起形成視皮層的方位功能柱。方位選擇性的形成機(jī)制長(zhǎng)期以來(lái)都爭(zhēng)論不休,而對(duì)于方位功能柱的結(jié)構(gòu)和功能的探討也一直是熱點(diǎn)問(wèn)題。本文首先采用細(xì)胞外記錄的方法,以經(jīng)典感受野(classical receptive field,CRF)大小的刺激測(cè)量細(xì)胞的方位調(diào)制曲線,研究貓初級(jí)視皮層神經(jīng)元的方位選擇性。對(duì)168個(gè)細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn),貓初級(jí)視皮層(primary visual cortex,V1)區(qū)的神經(jīng)元方位調(diào)制曲線最佳方位的半高寬(width at half-height,WHH)和方位調(diào)制曲線的循環(huán)變化(circular variance,CV)都存在著多樣性。研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞感受野的長(zhǎng)寬比與WHH有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性,而細(xì)胞感受野的長(zhǎng)寬比與CV的相關(guān)性較弱。神經(jīng)元的CV和神經(jīng)元在垂直與最佳方位放電率之比有正相關(guān)性,也與細(xì)胞的自發(fā)放電存在著正相關(guān)性。此外,我們也發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的調(diào)制指數(shù)(Modulation Ratio,MR)與細(xì)胞的方位選擇性有負(fù)相關(guān)性。反之亦然。由于神經(jīng)元外周整合特性的不同,我們將細(xì)胞分為外周抑制細(xì)胞(surround-suppressive,SS)和無(wú)外周抑制細(xì)胞(surround-non-suppressive,SN)。我們定量研究了貓17區(qū)119個(gè)神經(jīng)元的中心-外周的方位調(diào)制曲線,發(fā)現(xiàn)外周抑制神經(jīng)元(SS)和無(wú)外周抑制神經(jīng)元(SN)存在著差異性。在97個(gè)SS細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)中心-外周具有相同方位刺激時(shí)抑制加強(qiáng),而在中心-外周方位相互垂直的刺激時(shí)抑制減弱或消失。相反,在27個(gè)SN細(xì)胞中發(fā)現(xiàn):中心-外周方位相同時(shí)有明顯的易化作用,中心-外周方位不同時(shí),反應(yīng)沒(méi)有明顯差異。此外,我們還發(fā)現(xiàn)這兩種細(xì)胞中心-外周的方位選擇性與細(xì)胞的空間整合有相關(guān)性。為了研究神經(jīng)元的抑制強(qiáng)度與空間頻率的關(guān)系,我們對(duì)201個(gè)細(xì)胞的空間頻率進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元的最佳空間頻率與細(xì)胞的CRF之間有負(fù)相關(guān)性。同時(shí),我們的研究結(jié)果表明貓17區(qū)神經(jīng)元的最佳空間頻率與細(xì)胞的空間整合強(qiáng)度呈正相關(guān)性。另外,我們發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元的最佳空間頻率與細(xì)胞的長(zhǎng)度抑制有強(qiáng)相關(guān)性,而細(xì)胞的寬度抑制與細(xì)胞的最佳空間頻率相關(guān)性較弱。結(jié)合電生理技術(shù)和內(nèi)源性光學(xué)成像技術(shù),研究了貓初級(jí)視皮層的方位功能柱分為同方位功能區(qū)(iso-orientation domain,IOD)和風(fēng)車(chē)中心區(qū)(pinwheel center,PC)的結(jié)構(gòu)和功能。研究發(fā)現(xiàn),每個(gè)風(fēng)車(chē)樣方位功能柱可分為三個(gè)不同的空間整合亞區(qū)。第一個(gè)亞區(qū)集中在PC區(qū),這個(gè)區(qū)域的神經(jīng)元感受野最小,具有強(qiáng)的方位不依賴(lài)的外周抑制;第二個(gè)亞區(qū)集中在IOD的中部,這個(gè)亞區(qū)的神經(jīng)元有中等大小的感受野,具有強(qiáng)的方位依賴(lài)的外周抑制;第三個(gè)亞區(qū)集中在IOD的外周,這個(gè)亞區(qū)的神經(jīng)元具有最大的感受野,顯示出弱的外周抑制,或無(wú)外周抑制的特性。綜上所述,本論文主要發(fā)現(xiàn):(1)貓初級(jí)視皮層神經(jīng)元的O/P與方位調(diào)制曲線的循環(huán)變化有強(qiáng)相關(guān),與WHH相關(guān)較弱;而且,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞非最佳方位的抑制是細(xì)胞具有低CV和窄WHH的重要因素。(2)外周抑制神經(jīng)元(SS)和無(wú)外周抑制神經(jīng)元(SN)感受野中心-外周相互作用存在著差異性,發(fā)現(xiàn)這兩種細(xì)胞中心-外周的方位選擇性與細(xì)胞的空間整合有相關(guān)性。(3)細(xì)胞的最佳空間頻率與細(xì)胞的感受野呈負(fù)相關(guān)性,與細(xì)胞的空間抑制強(qiáng)度呈正相關(guān)性;特別是長(zhǎng)度抑制作用與細(xì)胞的最佳空間頻率有相關(guān)性。(4)貓初級(jí)視皮層的風(fēng)車(chē)樣方位功能柱按照神經(jīng)元的空間整合特性不同可分為三個(gè)亞區(qū)。這些結(jié)果對(duì)于更好的理解皮層結(jié)構(gòu)和功能具有重要意義,以及為闡明各種視覺(jué)信息整合的機(jī)制提供重要依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：貓 初級(jí)視皮層 方位選擇性 方位功能柱 外周抑制 無(wú)外周抑制
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：Q436
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-26
• 1.1 視網(wǎng)膜13-14
• 1.2 外側(cè)膝狀體14-16
• 1.3 視覺(jué)皮層細(xì)胞16-19
• 1.4 感受野與方位選擇性19-21
• 1.5 整合野與方位能柱21-24
• 1.6 本文的主要研究?jī)?nèi)容24-26
• 第二章 貓初級(jí)視皮層神經(jīng)元的方位選擇性26-49
• 2.1 引言26-27
• 2.2 材料和實(shí)驗(yàn)方法27-33
• 2.2.1 動(dòng)物準(zhǔn)備27-29
• 2.2.2 電生理記錄29
• 2.2.3 視覺(jué)刺激29-32
• 2.2.4 數(shù)據(jù)分析32-33
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果33-43
• 2.3.1 半高寬（WHH）和循環(huán)變化（CV）33-34
• 2.3.2 WHH和CV的相關(guān)性34-35
• 2.3.3 WHH和CV與感受野長(zhǎng)寬比的關(guān)系35-36
• 2.3.4 WHH和CV與細(xì)胞O/P值的關(guān)系36-38
• 2.3.5 WHH和CV與細(xì)胞自發(fā)放電的關(guān)系38
• 2.3.6 WHH和CV與細(xì)胞自發(fā)反應(yīng)，正交反應(yīng)的關(guān)系38-39
• 2.3.7 細(xì)胞的層次分布39-42
• 2.3.8 WHH和CV與MR之間的關(guān)系42-43
• 2.4 討論43-47
• 2.4.1 神經(jīng)元方位選擇性的多樣性43-44
• 2.4.2 MR與細(xì)胞的方位選擇性44
• 2.4.3 細(xì)胞方位選擇性的形成機(jī)制44-46
• 2.4.4 細(xì)胞的層次分布46
• 2.4.5 方位選擇性的種屬差異46-47
• 2.5 結(jié)論47-49
• 第三章 貓初級(jí)視皮層神經(jīng)元感受野外周的方位選擇性49-62
• 3.1 引言49-50
• 3.2 材料和實(shí)驗(yàn)方法50-54
• 3.2.1 動(dòng)物準(zhǔn)備50-51
• 3.2.2 電生理記錄51-52
• 3.2.3 視覺(jué)刺激52-53
• 3.2.4 數(shù)據(jù)分析53-54
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果54-59
• 3.3.1 兩種調(diào)制作用的細(xì)胞54-55
• 3.3.2 外周選擇性與空間整合作用強(qiáng)度的關(guān)系55-57
• 3.3.3 SN和SS細(xì)胞的外周選擇性差異57-58
• 3.3.4 中心-外周相互作用的總體情況58-59
• 3.4 討論59-60
• 3.5 結(jié)論60-62
• 第四章 貓初級(jí)視皮層神經(jīng)元空間整合特性與空間頻率的關(guān)系62-79
• 4.1 引言62-63
• 4.2 材料和實(shí)驗(yàn)方法63-66
• 4.2.1 動(dòng)物準(zhǔn)備63-64
• 4.2.2 電生理記錄64-65
• 4.2.3 視覺(jué)刺激65-66
• 4.2.4 數(shù)據(jù)分析66
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果66-75
• 4.3.1 兩種調(diào)制作用的細(xì)胞66-68
• 4.3.2 兩種細(xì)胞的空間頻率68-69
• 4.3.3 最佳空間頻率的層次分布69-70
• 4.3.4 空間頻率與外周抑制的關(guān)系70-72
• 4.3.5 細(xì)胞的長(zhǎng)寬感受野72-74
• 4.3.6 最佳空間頻率與細(xì)胞長(zhǎng)度感受野和寬度感受野的關(guān)系74-75
• 4.4 討論75-77
• 4.4.1 空間頻率和皮層內(nèi)抑制75-76
• 4.4.2 Ls/Ws細(xì)胞識(shí)別高空間頻率的原因76
• 4.4.3 SS細(xì)胞和SN細(xì)胞的差異性76-77
• 4.5 結(jié)論77-79
• 第五章 貓初級(jí)視皮層方位功能柱中空間整合亞區(qū)的研究79-93
• 5.1 引言79-80
• 5.2 材料和實(shí)驗(yàn)方法80-87
• 5.2.1 動(dòng)物準(zhǔn)備80-82
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)采集82-85
• 5.2.3 數(shù)據(jù)采集85
• 5.2.4 數(shù)據(jù)分析方法85-87
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果87-91
• 5.3.1 電極定位87-89
• 5.3.2 PC、DM和DP區(qū)神經(jīng)元感受野大小和空間整合特性的比較89-90
• 5.3.3 PC、DM和DP區(qū)神經(jīng)元中心外周方位相互作用比較90-91
• 5.4 討論91-92
• 5.5 結(jié)論92-93
• 第六章 結(jié)論與展望93-96
• 6.1 結(jié)論93-94
• 6.2 展望94-96
• 致謝96-97
• 參考文獻(xiàn)97-111
• 攻博期間取得的成果111-112

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本文編號(hào)：337912