本文選題：大鼠 + 視皮層　； 參考：《天津醫(yī)科大學(xué)》2011年博士論文

【摘要】：目的 生后視覺發(fā)育的實(shí)質(zhì)是視覺系統(tǒng)尤其是視皮層內(nèi)神經(jīng)聯(lián)系依賴于視覺經(jīng)驗(yàn)的突觸可塑性修飾過程。傳統(tǒng)的關(guān)于突觸可塑性的理論(Hebb理論)基于突觸前神經(jīng)元閾上活動(dòng)的頻率,對(duì)該理論的進(jìn)一步發(fā)展即脈沖時(shí)間依賴的突觸可塑性(Spike-timing dependent plasticity, STDP)雖然強(qiáng)調(diào)了突觸前后神經(jīng)元活動(dòng)時(shí)間的重要性,但突觸后仍然需要閾上活動(dòng)的參與。回返性動(dòng)作電位或樹突脈沖的存在被認(rèn)為是STDP法則的必要條件。然而,閾下神經(jīng)活動(dòng)是更為普遍的神經(jīng)活動(dòng)形式。本研究探討視覺發(fā)育可塑期內(nèi)閾下神經(jīng)活動(dòng)對(duì)大鼠視皮層可塑性的影響,以期對(duì)視皮層突觸可塑性的神經(jīng)機(jī)制獲得更為全面的理解。 方法 1.采用生后19d-24d大鼠,應(yīng)用紅外微分干涉相差顯微鏡(IR-DIC)及電耦合式CCD輔助下行全細(xì)胞膜片鉗記錄。①全細(xì)胞膜片鉗電極位于初級(jí)視皮層Ⅳ層,雙極刺激電極位于與之相對(duì)應(yīng)的白質(zhì)。調(diào)節(jié)雙極刺激電極刺激強(qiáng)度,在Ⅳ層突觸后神經(jīng)元上獲得中等強(qiáng)度的閾下興奮性突觸后電流(50pA-300pA)。②電流鉗模式下向突觸后神經(jīng)元注入步階電流刺激,測(cè)得突觸后神經(jīng)元產(chǎn)生閾上活動(dòng)(動(dòng)作電位)的閾刺激強(qiáng)度,將較閾刺激強(qiáng)度低一個(gè)步階或數(shù)個(gè)步階的閾下電流刺激作為突觸后刺激。③采用突觸后前后配對(duì)刺激作為訓(xùn)練模式,即在程序嚴(yán)格控制下采用不同的突觸前后刺激時(shí)間間隔(At)進(jìn)行訓(xùn)練,刺激頻率為1Hz,重復(fù)次數(shù)均為100次。 2.分別采用如下刺激訓(xùn)練模式,并測(cè)量訓(xùn)練前后興奮性突觸后電流(excitatory postsynaptic current, EPSC),觀察突觸傳遞效能變化：①突觸可塑性方向與時(shí)間窗的研究：控制不同的△t,范圍為-230ms-+230ms,突觸后閾下去極化強(qiáng)度為低于閾刺激強(qiáng)度下一個(gè)步階,時(shí)程為30ms。②突觸后神經(jīng)元閾下去極化水平對(duì)突觸可塑性的影響：控制△t恒定,突觸后神經(jīng)元給予閾刺激強(qiáng)度1/2的電流刺激。③突觸后閾下去極化時(shí)程對(duì)突觸可塑性的影響：控制△t恒定,閾下刺激強(qiáng)度為較閾刺激強(qiáng)度低一個(gè)步階,分別給予突觸后神經(jīng)元5ms、10ms、15ms、20ms、25ms、30ms時(shí)程的閾下刺激。④突觸后閾下去極化串對(duì)突觸可塑性的影響：控制△t及刺激強(qiáng)度恒定,以5ms時(shí)程及間隔5ms的連續(xù)兩次突觸后閾下刺激形成閾下去極化串。⑤抑制膜電位復(fù)極化對(duì)突觸可塑性的影響：分別在突觸前-后(△t0)及突觸后-前(△t0)模式下應(yīng)用K+通道阻斷劑CsCl及TEA及聯(lián)合電壓依賴性鈣通道阻斷劑NiCl2觀察突觸可塑性的變化。 3.采用pClmap10軟件及Matlab2008對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,采用Origin8.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。分別觀察突觸后閾下去極化配對(duì)刺激模式誘導(dǎo)的視皮層突觸可塑性的方向、強(qiáng)度及時(shí)間窗,不同突觸后閾下去極化刺激水平、時(shí)程、串刺激及藥理學(xué)干預(yù)條件下突觸可塑性方向、強(qiáng)度的變化趨勢(shì)。 結(jié)果 1.閾下神經(jīng)活動(dòng)介導(dǎo)的視皮層雙向突觸可塑性及其時(shí)間窗：①△t=+10ms條件下可誘導(dǎo)明顯的LTP,訓(xùn)練后60min (t=2.94, P0.01)及30min (t=2.79, P0.05)與訓(xùn)練前EPSC標(biāo)準(zhǔn)化幅值比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。②△t=+70ms條件下可誘導(dǎo)明顯的LTD,訓(xùn)練后60min(t=2.79,P0.05)及30min(t=2.62,P0.05)與訓(xùn)練前EPSC標(biāo)準(zhǔn)化幅值比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。③△t=-10ms條件可誘導(dǎo)明顯的LTD,訓(xùn)練后60min (t=3.62, P0.01)及30min(t=2.70,P0.05)與訓(xùn)練前EPSC標(biāo)準(zhǔn)化幅值比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。④△t=-230ms-+230ms條件范圍內(nèi)可誘導(dǎo)LTP或LTD的窗口范圍為-140ms-+140ms,可分為三個(gè)亞時(shí)間窗口：△t0窗口(Ⅰ區(qū))內(nèi)發(fā)生LTD,△t=0-+50ms窗口(Ⅱ區(qū))內(nèi)發(fā)生LTP,△t+70ms窗口(Ⅲ區(qū))內(nèi)發(fā)生LTD。⑤Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)窗口內(nèi)突觸強(qiáng)度對(duì)可塑性方向無顯著性作用,Ⅱ區(qū)窗口內(nèi),隨突觸強(qiáng)度的增加,突觸傳遞效能增加的幅度降低。⑥Ⅰ區(qū)窗口內(nèi)中、高興奮性水平條件下,突觸傳遞效能的變化隨興奮性降低而增加,即趨于產(chǎn)生程度更強(qiáng)的LTD,而在低興奮性水平條件下,興奮性越低越不易產(chǎn)生LTD,甚至產(chǎn)生LTP。Ⅱ區(qū)窗口內(nèi)高興奮性水平時(shí),突觸傳遞效能的變化隨興奮性程度降低而趨向于LTD的發(fā)生,而在中、低興奮性水平時(shí),興奮性越低越易產(chǎn)生LTP。Ⅲ區(qū)窗口內(nèi)突觸傳遞效能的變化隨細(xì)胞興奮性程度降低而趨于易化LTD的發(fā)生。 2.突觸后神經(jīng)元閾下去極化水平、時(shí)程及串刺激對(duì)視皮層突觸可塑性的影響：①在△t=+40ms,閾下刺激時(shí)程30ms條件下,閾下低幅去極化使得閾下神經(jīng)活動(dòng)介導(dǎo)的LTP作用被反轉(zhuǎn),與對(duì)照組相比,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=243,P0.05)�！鱰=-40ms時(shí)低幅閾下去極化與對(duì)照組相比,LTD的水平趨于降低,但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.55,P0.05)。②在△t=+40ms,給予5ms時(shí)程去極化刺激,對(duì)照條件(時(shí)程30ms)下介導(dǎo)的LTP作用被反轉(zhuǎn),兩組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=2.25,P0.05)。③在5ms-30ms不同時(shí)程條件下,隨著去極化時(shí)程的縮短,誘導(dǎo)的可塑性方向逐漸出現(xiàn)反轉(zhuǎn),超過20ms出現(xiàn)LTP,低于20ms出現(xiàn)LTD。At=-40ms時(shí)低幅閾下去極化與對(duì)照組相比,LTD的水平趨于降低,但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.64,P0.05)。④在△t=+40ms,5ms時(shí)程去極化串使5ms時(shí)程去極化導(dǎo)致的LTD重新反轉(zhuǎn)為LTP,兩組標(biāo)準(zhǔn)化EPSC比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=2.46, P0.05)。5ms時(shí)程去極化串與時(shí)程為10ms和15ms的去極化的作用對(duì)比,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(ANOVA, F=5.2, P0.01;t(10ms:5ms串)=2.77,P0.05；t(15ms:5ms串)=2.79,P0.05)。 3.抑制膜電位復(fù)極化對(duì)閾下神經(jīng)活動(dòng)介導(dǎo)的視皮層突觸可塑性的影響：①△t=+10ms, CsCl或TEA均導(dǎo)致明顯的LTD(ANOVA, F=9.74, P0.001;t(對(duì)昭.CsCl)=4.07, P0.01;t(對(duì)照：TEA)=3.32, P0.01)。②△t=-10ms, CsCl阻斷鉀通道導(dǎo)致明顯的LTD,和對(duì)照組相比,同樣的去極化時(shí)程無明顯差異,但延長去極化時(shí)導(dǎo)致差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(ANOVA, F=5.48, P0.05;t(對(duì)照：CsCl5ms)=2.08, P=0.06;t(對(duì)照：CsCl30ms)=3.22, P0.01)。③使用含鉀通道阻斷劑的電極內(nèi)液基礎(chǔ)上,細(xì)胞外液使用NiCl2以阻斷電壓依賴性鈣通道,明顯反轉(zhuǎn)了TEA的作用,突觸可塑性變化的程度恢復(fù)至對(duì)照組水平(ANOVA,F=9.92,P0.01；t(對(duì)照：單純使用TEA)=2.16, P0.01;t(TEA:TEA+CsCl)=4.42, P0.01)。 結(jié)論 1.閾下神經(jīng)活動(dòng)可以在At=-140ms-+140ms的時(shí)間窗口內(nèi)引起突觸傳遞效能的改變,這種突觸可塑性方向與強(qiáng)度的變化具有類似于經(jīng)典STDP的不對(duì)稱性,且在突觸前-后誘導(dǎo)模式下存在第二個(gè)LTD窗口。 2.初始突觸強(qiáng)度和神經(jīng)元興奮性水平可調(diào)節(jié)閾下神經(jīng)活動(dòng)介導(dǎo)的雙向突觸可塑性變化。不同時(shí)間窗口內(nèi)初始突觸強(qiáng)度和神經(jīng)元興奮性的調(diào)節(jié)作用不同。 3.去極化水平、時(shí)程及串刺激可調(diào)控閾下活動(dòng)介導(dǎo)的雙向突觸可塑性變化。低幅去和短時(shí)程閾下去極化可促進(jìn)LTD的發(fā)生,串刺激方式可促進(jìn)LTP的發(fā)生。 4.電壓依賴性鈣通道的激活在決定突觸可塑性方向中起重要作用。 5.突觸后神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢徊皇菚r(shí)間依賴的突觸可塑性所必須的條件。
[Abstract]:Purpose

The theory of synaptic plasticity ( Hebb theory ) , which is based on the frequency of activity at the threshold of presynaptic neuron , has emphasized the importance of synaptic plasticity ( STDP ) .

method

( 2 ) The stimulation intensity of bipolar stimulation electrode was measured . The threshold stimulation intensity of bipolar stimulation electrode was measured . The threshold stimulation intensity of the synaptic postsynaptic neuron was adjusted .

2 . The effects of synaptic plasticity on synaptic plasticity were observed by using the following stimulation training model and measuring excitatory postsynaptic currents ( EPSC ) before and after training : ( 1 ) the effects of synaptic plasticity and time window : ( 1 ) the effect of synaptic plasticity on synaptic plasticity : control 鈻，

本文編號(hào)：1910419