本文關(guān)鍵詞：貓17區(qū)細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制長期以來都爭論不休,而對于方位功能柱的結(jié)構(gòu)和功能的探討也一直是熱點問題。本文首先采用細胞外記錄的方法,以經(jīng)典感受野(classical receptive field,CRF)大小的刺激測量細胞的方位調(diào)制曲線,研究貓初級視皮層神經(jīng)元的方位選擇性。對168個細胞的研究發(fā)現(xiàn),貓初級視皮層(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)細胞感受野的長寬比與WHH有較強的負相關(guān)性,而細胞感受野的長寬比與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)細胞的調(diào)制指數(shù)(Modulation Ratio,MR)與細胞的方位選擇性有負相關(guān)性。反之亦然。由于神經(jīng)元外周整合特性的不同,我們將細胞分為外周抑制細胞(surround-suppressive,SS)和無外周抑制細胞(surround-non-suppressive,SN)。我們定量研究了貓17區(qū)119個神經(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)和無外周抑制神經(jīng)元(SN)存在著差異性。在97個SS細胞中發(fā)現(xiàn)中心-外周具有相同方位刺激時抑制加強,而在中心-外周方位相互垂直的刺激時抑制減弱或消失。相反,在27個SN細胞中發(fā)現(xiàn):中心-外周方位相同時有明顯的易化作用,中心-外周方位不同時,反應(yīng)沒有明顯差異。此外,我們還發(fā)現(xiàn)這兩種細胞中心-外周的方位選擇性與細胞的空間整合有相關(guān)性。為了研究神經(jīng)元的抑制強度與空間頻率的關(guān)系,我們對201個細胞的空間頻率進行了分析。發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元的最佳空間頻率與細胞的CRF之間有負相關(guān)性。同時,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胞的空間整合強度呈正相關(guān)性。另外,我們發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元的最佳空間頻率與細胞的長度抑制有強相關(guān)性,而細胞的寬度抑制與細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)車中心區(qū)(pinwheel center,PC)的結(jié)構(gòu)和功能。研究發(fā)現(xiàn),每個風(fēng)車樣方位功能柱可分為三個不同的空間整合亞區(qū)。第一個亞區(qū)集中在PC區(qū),這個區(qū)域的神經(jīng)元感受野最小,具有強的方位不依賴的外周抑制;第二個亞區(qū)集中在IOD的中部,這個亞區(qū)的神經(jīng)元有中等大小的感受野,具有強的方位依賴的外周抑制;第三個亞區(qū)集中在IOD的外周,這個亞區(qū)的神經(jīng)元具有最大的感受野,顯示出弱的外周抑制,或無外周抑制的特性。綜上所述,本論文主要發(fā)現(xiàn):(1)貓初級視皮層神經(jīng)元的O/P與方位調(diào)制曲線的循環(huán)變化有強相關(guān),與WHH相關(guān)較弱;而且,發(fā)現(xiàn)細胞非最佳方位的抑制是細胞具有低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)這兩種細胞中心-外周的方位選擇性與細胞的空間整合有相關(guān)性。(3)細胞的最佳空間頻率與細胞的感受野呈負相關(guān)性,與細胞的空間抑制強度呈正相關(guān)性;特別是長度抑制作用與細胞的最佳空間頻率有相關(guān)性。(4)貓初級視皮層的風(fēng)車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亞區(qū)。這些結(jié)果對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信息整合的機制提供重要依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：貓 初級視皮層 方位選擇性 方位功能柱 外周抑制 無外周抑制
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：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 視覺皮層細胞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 本文的主要研究內(nèi)容24-26
• 第二章 貓初級視皮層神經(jīng)元的方位選擇性26-49
• 2.1 引言26-27
• 2.2 材料和實驗方法27-33
• 2.2.1 動物準備27-29
• 2.2.2 電生理記錄29
• 2.2.3 視覺刺激29-32
• 2.2.4 數(shù)據(jù)分析32-33
• 2.3 實驗結(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與感受野長寬比的關(guān)系35-36
• 2.3.4 WHH和CV與細胞O/P值的關(guān)系36-38
• 2.3.5 WHH和CV與細胞自發(fā)放電的關(guān)系38
• 2.3.6 WHH和CV與細胞自發(fā)反應(yīng)，正交反應(yīng)的關(guān)系38-39
• 2.3.7 細胞的層次分布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與細胞的方位選擇性44
• 2.4.3 細胞方位選擇性的形成機制44-46
• 2.4.4 細胞的層次分布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 材料和實驗方法50-54
• 3.2.1 動物準備50-51
• 3.2.2 電生理記錄51-52
• 3.2.3 視覺刺激52-53
• 3.2.4 數(shù)據(jù)分析53-54
• 3.3 實驗結(jié)果54-59
• 3.3.1 兩種調(diào)制作用的細胞54-55
• 3.3.2 外周選擇性與空間整合作用強度的關(guān)系55-57
• 3.3.3 SN和SS細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 材料和實驗方法63-66
• 4.2.1 動物準備63-64
• 4.2.2 電生理記錄64-65
• 4.2.3 視覺刺激65-66
• 4.2.4 數(shù)據(jù)分析66
• 4.3 實驗結(jié)果66-75
• 4.3.1 兩種調(diào)制作用的細胞66-68
• 4.3.2 兩種細胞的空間頻率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 細胞的長寬感受野72-74
• 4.3.6 最佳空間頻率與細胞長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細胞識別高空間頻率的原因76
• 4.4.3 SS細胞和SN細胞的差異性76-77
• 4.5 結(jié)論77-79
• 第五章 貓初級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 材料和實驗方法80-87
• 5.2.1 動物準備80-82
• 5.2.2 實驗方法和數(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 實驗結(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97-111
• 攻博期間取得的成果111-112

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本文編號：337912