牛蛙神經節(jié)細胞活動的時空模式及編碼特性.pdf

1、視覺信號的初級處理發(fā)生在視網膜，視覺信號在視網膜光感受器細胞上形成輸入，并將其轉變?yōu)殡娦盘?，經視網膜神經元回路傳遞至輸出神經元一神經節(jié)細胞，形成動作電位，然后通過視神經進一步向視中樞傳遞。視網膜在信息處理過程中受到視覺神經通路的解剖結構，神經回路中的各種噪聲，以及神經代謝能量消耗等諸多因素的制約，那么視網膜如何在這些限制下有效的對視覺信息進行編碼呢？本論文工作利用多電極記錄系統(tǒng)，結合特定光刺激對牛蛙視網膜輸出神經元一神經節(jié)細胞的放電活動

2、進行記錄和研究從而探討視網膜的高效信息編碼的過程和機制。
　　 本論文第一部分主要研究在周期性撤光刺激下，牛蛙視網膜神經節(jié)細胞中的一種細胞亞型一暗刺激檢測器(dimming detectors)細胞間協(xié)同放電活動的模式以及視網膜的主要抑制性通路-GABA能通路對暗刺激檢測器細胞間協(xié)同放電活動的影響。第二部分利用基于子序列分布差異度量(measurement of sub-sequence distribution discrep

3、ancy,MSDD)的多維數(shù)據處理方法來分析在特定視覺刺激模式下牛蛙視網膜神經節(jié)細胞群體的時空活動模式。
　　 主要結果包括：(1)根據互相關函數(shù)峰寬的不同，牛蛙視網膜暗刺激檢測器細胞之間主要存在兩種不同模式的協(xié)同放電活動：一種峰寬小于1 ms，表示兩個細胞之間具有嚴格意義上的同步化放電活動(synchronization)，主要形成于鄰近的神經節(jié)細胞之間，可能是由兩個神經節(jié)細胞之間的電突觸連接所介導的；另一種峰寬在10-100

4、 ms之間不等，表示兩個細胞之間的放電活動具有相關性(correlation)，主要形成于相距較遠距離的神經節(jié)細胞之間，可能是由于神經節(jié)細胞對接受相同的前級輸入而形成。當使用 GABAA受體的拮抗劑荷包牡丹堿(bicuculline，BIC)對視網膜進行灌流時，牛蛙暗刺激檢測器細胞在全域撤光刺激下的放電頻率有明顯增強。BIC對不同類型協(xié)同放電活動的強度具有不同的調節(jié)作用，其主要增強同步化放電活動的強度，但同時主要減弱相關性活動的強度。(

5、2)利用MSDD方法分析神經元群體在3種特定視覺刺激模式（靜態(tài)棋盤格、垂直光條和水平光條）下的神經元群體反應模式。結果表明，牛蛙視網膜神經節(jié)細胞群體在不同刺激模式下具有不同的反應模式，隨著刺激周期的進行，單個神經元對光反應出現(xiàn)適應，但神經元群體在不同刺激模式下的反應模式保持穩(wěn)定的差別，因此可以根據神經元群體反應模式判斷神經元群體接受何種刺激。
　　 從這些結果可以看出，牛蛙視網膜神經節(jié)細胞隨著細胞間距離的不同趨向于產生不同類型的

6、協(xié)同放電活動，相距較近的細胞之間通常容易形成同步化放電活動，而在相距較遠的細胞間通常容易形成相關性放電活動。GABAA受體介導的抑制性輸入對這兩種不同的協(xié)同放電活動具有不同的調節(jié)作用，它的激活主要減弱細胞間同步化放電活動的強度，但同時主要增強細胞間相關性放電活動的強度。推測GABAA受體介導的抑制性輸入一方面通過減弱細胞間同步化放電活動，防止神經元在信息傳遞過程中出現(xiàn)飽和，另一方面可以在保留相關性信號的同時抑制非相關性的信號，從而提高信