慢性應(yīng)激對大腦聽覺皮層門控作用的影響.pdf

1、目的:聽覺門控作用(inhibitory gating，IG)是生物聽覺功能的基本自適應(yīng)機(jī)制，其表現(xiàn)為反復(fù)的聲音刺激可以導(dǎo)致聽覺神經(jīng)元對聲音刺激的反應(yīng)性下降。IG作為生物聽覺功能的一項(xiàng)重要調(diào)節(jié)機(jī)制，可以防止輸入過多的聲音信息導(dǎo)致大腦信息處理能力受到損害。通過腦電圖(electroencephalogram，EEG)等神經(jīng)電生理檢測方法檢測大腦皮層的IG活動(dòng)程度，可以有效反映出中樞神經(jīng)系統(tǒng)感覺信號處理功能的狀態(tài)。應(yīng)激是生物對機(jī)體內(nèi)外環(huán)境刺

2、激所做出的一種全身適應(yīng)性反應(yīng)，可分為急性和慢性應(yīng)激。過于強(qiáng)烈的應(yīng)激反應(yīng)會造成神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂甚至出現(xiàn)不可逆的損傷。既往已經(jīng)有很多學(xué)者針對應(yīng)激所造成的生物行為學(xué)改變以及相關(guān)的大腦神經(jīng)元組織形態(tài)學(xué)變化進(jìn)行了深入的研究，但是有關(guān)應(yīng)激對大腦神經(jīng)元電生理活動(dòng)的影響尚無系統(tǒng)的研究。因此本研究以大鼠慢性拘束模型為研究對象，通過在體大腦聽皮層電生理記錄的方法檢測應(yīng)激對IG功能的影響，以揭示應(yīng)激對中樞神經(jīng)系統(tǒng)感覺功能影響的機(jī)制。
　　研究方法:

3、r>　　(1)慢性拘束模型
　　將同鼠籠中體重相近的大鼠隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對照組。實(shí)驗(yàn)組大鼠接受連續(xù)21天拘束處置（每天拘束6小時(shí)），對照組大鼠每天只接受實(shí)驗(yàn)者撫摸處置。21天之后通過曠場試驗(yàn)和高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)等行為學(xué)檢測方法評價(jià)大鼠是否出現(xiàn)焦慮抑郁行為傾向。選擇有行為學(xué)改變的實(shí)驗(yàn)組大鼠和正常對照組大鼠進(jìn)行神經(jīng)電生理記錄實(shí)驗(yàn)。
　　(2)聲音刺激
　　將揚(yáng)聲器放置于電極記錄腦對側(cè)45度方向，高度與耳廓一致，距離耳廓50c

4、m。聲音刺激信號由自制的MATLAB程序產(chǎn)生后，聲音刺激的頻率與強(qiáng)度通過1/2"電容傳聲器校正。用于檢測IG的聲音刺激為兩個(gè)間隔500ms的純音，它們的頻率為所記錄神經(jīng)元的最佳反應(yīng)頻率(Best frequency，BF)，強(qiáng)度為70dB，時(shí)間長度為80ms。第一個(gè)純音被稱為條件聲音刺激(Condition，C)，第二個(gè)純音被稱為測試聲音刺激(Test，T)。在一次記錄中C和T重復(fù)120次，間隔為10s。
　　(3)神經(jīng)電生理記錄

5、
　　將體重為200-250克的大鼠用水合氯醛（330-350毫克/千克，5％）進(jìn)行全身麻醉后，置于立體定位儀上，暴露顱骨前囟。用顱鉆在顱頂表面鉆4個(gè)直徑為1.2mm的小孔，擰入細(xì)螺絲釘，以此為基點(diǎn)安裝自制的金屬固定器，用牙科水泥覆蓋固定。參照大鼠腦圖譜定位標(biāo)記大腦聽皮層(auditory cortex，AC)所在位置(AP:前囟后3-7mm; VD:前囟下2-5mm)。用顱鉆小心磨開該區(qū)域顱骨，打開一個(gè)2×1.5mm的骨窗，暴露

6、硬腦膜。在雙目顯微鏡直視下?lián)荛_硬腦膜，使用脈沖推進(jìn)器操控單根鎢絲電極，沿著腦表面垂直方向插入聽皮層內(nèi)。以15微米/s的速度緩慢推進(jìn)電極，直至記錄到單個(gè)神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢恍盘枴?br>　　(4)數(shù)據(jù)采集與分析
　　將記錄電極所獲得的電信號接入神經(jīng)電生理記錄儀后，用神經(jīng)電生理分析軟件進(jìn)行放大、過濾和分析。通過1-300Hz的帶通濾波器提取局部場電位(Local fieldpotential，LFP)，通過0.3-5000Hz的帶通濾波器提

7、取單神經(jīng)元放電信號(Singleunit，SU)。最后使用MATLAB自定義腳本執(zhí)行基于小波分析的算法，進(jìn)行SU和LFP信號的定量統(tǒng)計(jì)分析。
　　研究結(jié)果:我們發(fā)現(xiàn)正常大鼠的大多數(shù)AC神經(jīng)元的SU電活動(dòng)對連續(xù)出現(xiàn)的兩次聲音刺激的反應(yīng)強(qiáng)度并不相同，對第二次聲音刺激的反應(yīng)強(qiáng)度(Test amplitude，T-amp)明顯比對第一次聲音刺激的反應(yīng)強(qiáng)度(Condition amplitude，C-amp)弱，從而體現(xiàn)出大腦聽皮層的正常I

8、G功能。同時(shí)記錄到的LFP信號中短潛伏期的負(fù)向波也表現(xiàn)出穩(wěn)定的IG變化，但是LFP中長潛伏期的正向波卻沒有明顯的IG效應(yīng)。受到慢性拘束處置的大鼠出現(xiàn)焦慮行為傾向之后，其AC神經(jīng)元的SU和LFP信號中IG效應(yīng)全部消失，表現(xiàn)為T-amp增加而C-amp保持不變。
　　結(jié)論:我們首次應(yīng)用在體神經(jīng)電生理記錄的方法證實(shí)了AC神經(jīng)元電活動(dòng)具有明確的IG效應(yīng)，說明大腦皮層對感覺信息處理具有一定的自我保護(hù)機(jī)制。我們還發(fā)現(xiàn)慢性應(yīng)激可以削弱大腦AC神