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下丘神经元对FM声调制方向选择性的突触机制研究

作　者: 李洋
导　师: 陈其才
学　校: 华中师范大学
专　业: 动物学
关键词: 在体细胞内记录 下丘神经元 兴奋性突触后电位 抑制性突触输入 调频声刺激 调制方向选择性
分类号: Q42
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


调频声(frequency modulation, FM)作为一种宽带声信号,广泛存在于动物声通讯信号和人类语言声中。先前所做的有关FM声调制方向选择性的研究,大多在蝙蝠等动物上采用细胞外记录方法和神经药理学的方法,难以观察到神经抑制如何在突触部位作用而定型听中枢经元的FM声调制方向选择性的。因此,本研究采用在体细胞内记录方法,研究了浅麻醉状态下小鼠(Mus musculus, Km) IC (inferior colliculus, IC)神经元对固定声强的不同频率(1～48kHz)的纯音,以及固定声强和调制范围(1-48kHz/48-1kHz)的上扫和下扫FM声刺激的反应。实验共记录到80个IC神经元,其中66个神经元获得了完整数据。这些神经元的记录深度(depth)、最佳频率(best frequency, BF)和静息电位(resting potential,RP)范围分别为：438-1837(1172.9±316.5)μm、2-46(18.4±10.7)kHz和-88-0(-25.5±21.3)mV。研究结果显示：1.根据神经元对不同调制方向的FM声刺激的反应和计算出的神经元的FM声方向选择性指数(directional selectivity index, DSI),将神经元分为3类：(1)FM声上扫选择性(up-selective)神经元(DSI>0.33,n=20,30.3%)；(2)FM声下扫选择性(down-selective)神经元(DSI<-0.33,n=19,28.8%)；(3)无方向选择性(non-selective)神经元(-0.33<DSI<0.33,n=27,40.9%)。以上3种类型的神经元又根据各自对FM声刺激引起的膜电位的变化形式,分为3种亚型,即分别以IPSP、EPSP和AP表征神经元的FM声方向选择性。2.在双声刺激模式下,研究了on-BF纯音对神经元下扫方向选择性的影响,结果显示当间隔较小(gap=0、5、10ms)时,下扫FM声不能诱发神经元产生反应；随着间隔逐渐增大(gap=40、80ms),神经元对其反应表现为EPSP,随后反应恢复为AP发放。3.FM声调制方向选择性(上扫或下扫)神经元对两种不同方向FM声刺激反应的AP发放数和局部电位的幅度、时程、上升时间和衰减时间均有显著性差异(p<0.05),而神经元对BF纯音和偏好方向FM声反应的AP发放数和局部电位的幅度和时程无显著性差异(p>0.05)；对FM声调制方向缺乏选择性或无方向选择性的神经元,其对BF纯音的反应要好于任一调制方向的FM声刺激；比较分别以突触后电位(PSP)幅度和AP发放数表征神经元FM声方向选择性的指数,结果显示FM声选择性神经元的AP-DSI的平均值约为PSP-DSI的平均值的2倍,而无方向选择性神经元的|AP-DSI|的平均值与|PSP-DSI|的平均值相当。上述结果表明,IC神经元对FM声的方向选择性可以通过突触局部电位幅度和AP发放数来表征,由不同调制方向的FM声激活的突触输入可见,边带抑制(side-band inhibition)直接参与了定型听中枢神经元的FM声调制方向选择性；而on-BF诱发的抑制性突触输入则可以显著地影响神经元的FM声调制方向选择性。因此,本实验结果提示这两种抑制性的突触输入可能是神经元FM声扫频方向选择性的机制。

全文目录


摘要  6-8
Abstract  8-12
1 研究背景  12-25
  1.1 调频声与听觉  12
  1.2 听中枢神经元对FM声刺激的反应  12-13
  1.3 形成中枢神经元FM声调制方向选择性的神经机制  13-24
    1.3.1 边带抑制和中心或最佳频率抑制(on-best frequency,on-BF)对IC神经元频率调谐的影响  14-16
    1.3.2 IC神经元中边带抑制的范围与其调制方向选择性  16-20
    1.3.3 神经抑制在神经元对FM声调制方向选择性中的作用  20-22
    1.3.4 听中枢神经元对FM声调制方向选择性的可能机制  22-24
  1.4 本研究的目的和意义  24-25
2 实验材料和方法  25-27
  2.1 实验动物手术和电极制备  25
  2.2 声刺激系统、神经元反应记录系统  25-26
  2.3 实验数据采集与分析  26
  2.4 方向选择性的计算  26-27
3 结果  27-43
  3.1 不同调制方向的神经元的分布  27
  3.2 IC神经元对不同频率声刺激的反应与FM声调制方向选择性  27-43
    3.2.1 FM声上扫选择性(up-selective)神经元  27-31
    3.2.2 FM声下扫选择性(down-selective)神经元  31-35
    3.2.3 对FM声调制方向缺乏选择性或无方向选择性(non-selective)神经元  35-41
    3.2.4 on-BF抑制对IC神经元FM声调制方向选择性的作用  41-43
4 讨论  43-50
  4.1 调制方向选择性神经元的类型与基本反应特性  43-46
    4.1.1 IC神经元对不同调制方向的FM声刺激的反应及其分布  43-44
    4.1.2 FM声调制方向选择性性神经元的基本反应特性  44-46
  4.2 形成IC神经元的FM声调制方向选择性的突触机制  46-48
  4.3 IC神经元对FM声调制方向缺乏选择性的原因及机制  48
  4.4 on-BF激活的神经抑制对IC神经元FM声调制方向选择性的影响及其机制  48-50
5 结论  50-51
参考文献  51-59
附录  59-60
致谢  60

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中图分类: > 生物科学 > 生理学 > 神经生理学
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