豚鼠海马齿状回神经元在追踪性眨眼条件反射巩固过程中放电活动研究

摘要

目的和方法 实验和临床的研究结果表明，海马在学习和记忆中发挥重要作用。近年来，一系列海马依赖的动物行为模型被广泛应用于学习和记忆的神经机制研究，而经典的眨眼条件反射模型就是其中之一。 经典的眨眼条件反射的建立，依赖于条件刺激和非条件刺激反复配对出现。根据条件刺激和非条件刺激出现的时间关系，眨眼条件反射分为延迟性眨眼条件反射和追踪性眨眼条件反射，前者的条件刺激与非条件刺激相重叠，而后者的条件刺激与非条件刺激之间存在一间隔期。大量的研究表明，海马在追踪性眨眼条件反射的巩固中发挥重要作用。但与海马在解剖学上紧密联系的齿状回在上述过程中的作用尚不得而知。海马结构内存在一经典的三突触回路，是海马内信息传递的重要通路，而海马和齿状回是该回路的重要组成部分。已经知道，追踪性眨眼条件反射的巩固过程类似于人类的陈述性记忆过程。因此，研究齿状回在追踪性眨眼条件反射巩固过程中的作用就有非常重要的现实意义，能为更加全面地理解学习记忆神经机制提供有益的帮助。 本研究分成两部分：(1)记录清醒豚鼠齿状回神经元的自发放电信号，分析齿状回神经元自发放电的一般电生理特点和非线性特征，建立不同类型齿状回神经元电生理学鉴别标准；(2)建立豚鼠追踪性眨眼条件反射模型，记录和观察豚鼠齿状回神经元在追踪性眨眼条件反射巩固过程中的放电活动，研究齿状回是否参与追踪性眨眼条件反射的巩固过程及其神经元在此过程中的活动特征，以期揭示学习记忆等脑高级功能的神经机制。 结果 1.豚鼠齿状回神经元自发放电的特征 颗粒细胞和中间神经元一般电生理特点比较：颗粒细胞与中间神经元可依据放电频率、峰电位时程和形式加以区别，中间神经元峰电位时程短，通常小于0.5ms，平均放电频率大于10Hz，放电表现为简单峰电位；而颗粒细胞的峰电位时程大于0.5ms，频率小于10Hz，频率范围变化大，有简单峰电位和复合峰电位放电形式，复合峰内含多个峰电位，放电幅值逐渐降低。 颗粒细胞和中间神经元自发放电的非线性特征比较：(1)颗粒细胞ISI时间分布图形散乱、不规则，而中间神经元ISI时间分布图形规则，呈线形；(2)颗粒细胞ISI非序列分布呈卡方分布，而中间神经元呈偏正态分布；(3)颗粒细胞ISI回归映射呈，'L'形，与坐标轴重合，而中间神经元呈实心圆形，与坐标轴分离；(4)颗粒细胞ISI变异系数为3.393±3.541，显著高于中间神经元ISI变异系数1.076±0.462，P＜0.01；(5)颗粒细胞ISI复杂度为0.606±0.275，显著低于中间神经元ISI复杂度0.763±0.121，P＜0.01。 2.豚鼠齿状回神经元在追踪性眨眼条件反射巩固过程中的电活动 配对组动物在14天的训练后均可获得50％以上的条件反应率。在追踪性眨眼条件反射巩固过程中，豚鼠齿状回颗粒细胞和中间神经元表现出多种特定的活动模式。12.5％(5/40)的颗粒细胞在条件刺激出现200ms内发放增强，且这种增强不仅出现在阳性条件反应阶段，而且同样出现在阴性条件反应阶段。30％(12/40)的颗粒细胞在非条件刺激出现200ms内发放增强，这种增强同样不仅出现在阳性条件反应阶段，而且出现在阴性条件反应阶段。此外，15％(6/40)的颗粒细胞在间隔期内发放增强，其增强反应仅出现在阳性条件反应阶段，且早于条件眨眼反应出现。5/12的中间神经元在追踪性眨眼反射巩固过程中出现活动增强，但增强反应只出现在阳性条件反应的间隔期内，且迟于条件眨眼反应出现。 结论 1.本组开发的神经元活动分析软件可对神经元电活动的多种特征进行有效地观察和比较； 2.使用小型啮齿类哺乳动物颅骨固定支架，可以实现无肌松条件下对清醒豚鼠齿状回神经元自发放电的长时程在体细胞外记录； 3.豚鼠齿状回颗粒细胞和中间神经的一般电生理特点以及自发放电的非线性特征存在显著差异，中间神经元自发放电活动较颗粒细胞更为规则； 4.豚鼠经过14天的配对训练，可以习得追踪性眨眼条件反应。 5.齿状回是追踪性眨眼条件反射巩固所需神经环路的重要组成部分。

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主要英文缩略词表

摘要

前言

第一部分 豚鼠齿状回神经元自发放电特征研究

第二部分豚鼠齿状回神经元在追踪性眨眼条件反射巩固过程中的电活动特征研究

全文总结

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文献综述