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视觉活动对SD大鼠初级视皮层Ⅱ/Ⅲ层神经元内部水平侧向突触联系可塑性的影响

作　者: 李东升
导　师: 石建
学　校: 复旦大学
专　业: 生物物理学
关键词: 初级视皮层眼睑缝合视觉剥夺长时程增强兴奋性突触后微电流
分类号: Q42
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

外界刺激对于神经系统的发育和成熟具有非常重要的作用。视觉系统由于具有明显的经验依赖性和视觉剥夺的易操作性,而成为研究外界活动影响神经发育可塑性机制的重要模型。但是对于视觉活动通过何种机制影响神经发育关键期目前仍存在争论,需要进一步的研究。我们用SD大鼠作为研究对象,利用全细胞记录的手段研究了初级视皮层Ⅱ/Ⅲ层锥体神经元长时程增强(long-term potentiation, LTP)诱发的时间窗口。我们通过在Ⅱ/Ⅲ层内部水平方向放置刺激电极,进行水平侧向刺激诱发LTP来模拟Ⅱ/Ⅲ层内部的相互联系,并利用垂直水平双道刺激来观察水平诱发对于垂直输入(Ⅳ层输入)的影响。通过实验我们发现大鼠视皮层Ⅱ/Ⅲ层水平侧向强直刺激在大鼠睁眼前(出生后第12天,P12)可以引起水平侧向联系产生明显的LTP,而在大鼠睁眼以后,相同的刺激无法再诱发出侧向的LTP。而水平侧向强直刺激在睁眼前能引起垂直方向输入产生短时程增强(short-term potentiation, STP),但是在大鼠睁眼后,侧向刺激却可以引起垂直投射产生LTP。这些结果表明在睁眼前后,大鼠视皮层Ⅱ/Ⅲ层内部及Ⅱ/Ⅲ层与Ⅳ层之间的突触联系发生了很大的变化。为了检验这些变化是否与视觉输入有关,我们通过眼睑缝合(lid suture,LS)的方式来对大鼠进行视觉剥夺,然后对正常的P14天大鼠和眼睑缝合的P14天大鼠进行相同的侧向LTP诱发并进行侧向和垂直方向的记录。我们发现与正常动物类似,Ⅱ/Ⅲ层水平侧向诱发对于视觉剥夺的动物同样不能诱发出侧向的LTP,但是与正常动物不同的是侧向诱发不能再引起垂直方向产生LTP,而只能产生STP,这种STP现象与动物睁眼前的表现是完全一致的。这些结果表明,视觉剥夺并未影响水平侧向突触联系强度,但是却影响了Ⅱ/Ⅲ层与Ⅳ层投射之间的联系,垂直方向的输入反应表现得类似于睁眼前的“不成熟”状态。对于视觉刺激影响神经可塑性的表达,一种观点认为是由于AMPA受体和NMDA受体在突触后表达的变化引起的。还有一种观点认为是由于抑制性的GABA能神经连接对兴奋性连接的调节作用引起的。为了寻找视觉剥夺对双向刺激不同效果的原因,我们进一步剥离记录了AMPA受体(β-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid receptor)介导的兴奋性自发突触后微电流(miniature Excitatory Postsynaptic Currents, mEPSCs)和GABA受体(γ-aminobutyric acid receptors)介导的抑制性自发突触后微电流(miniature Inhibitory Postsynaptic Currents, mIPSCs)。我们发现视觉剥夺的动物其AMPA介导的mEPSCs反应幅度变大,而反应频率和反应动力学特性都未改变。GABA介导的mIPSCs反应幅度和反应频率都减小,动力学特性也未发生改变。这些结果表明,视觉剥夺不但影响了突触后AMPA受体的表达,还影响了GABA受体的表达,但是都不会影响AMPA和GABA受体的通道特性。所以我们的实验结果表明视觉刺激应该是同时改变了突触后AMPA和GABA受体的反应,并且还减少了有功能的抑制性GABA能突触的数量。这种由于视觉剥夺引起的兴奋性和抑制性受体的不同方向的调节对于兴奋-抑制平衡具有非常重要的意义。并且我们推测抑制性的GABA能神经连接其在不同皮层成熟的时间不同,对于视觉刺激的敏感性也不同,这就解释了为何视剥夺对于不同方向的LTP表达具有完全不同的效果。

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-8
前言  8-10
材料与方法  10-15
实验结果  15-32
讨论  32-36
文献综述  36-50
参考文献  50-71
致谢  71-72

视觉活动对SD大鼠初级视皮层Ⅱ/Ⅲ层神经元内部水平侧向突触联系可塑性的影响

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