不同色光刺激對(duì)大鼠初級(jí)視皮層電活動(dòng)的影響.pdf

1、研究背景和目的:
　　 視皮層是視覺(jué)的最高級(jí)中樞,各種視覺(jué)信息經(jīng)由視覺(jué)通路最終都要傳導(dǎo)到視皮層,再經(jīng)皮層的分析與綜合產(chǎn)生視覺(jué)。目前,各種研究大鼠視皮層對(duì)不同閃光刺激的反應(yīng),主要集中在不同的刺激模式對(duì)視覺(jué)誘發(fā)電位的影響。閃光刺激對(duì)視覺(jué)中樞皮層神經(jīng)元的場(chǎng)電位等自發(fā)電活動(dòng)的影響,這方面的研究相對(duì)較少。皮層神經(jīng)元的場(chǎng)電位反映的是大腦皮層錐體細(xì)胞的自發(fā)性電位活動(dòng),是大腦皮層錐體細(xì)胞同步化活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的突觸后電位或場(chǎng)電位的總和。閃光刺激對(duì)大鼠

2、視皮層場(chǎng)電位產(chǎn)生明顯影響,有報(bào)導(dǎo)提示增加刺激的強(qiáng)度和頻率可以使視皮層場(chǎng)電位呈現(xiàn)強(qiáng)直后增強(qiáng)甚至長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)現(xiàn)象。不同顏色的閃光刺激對(duì)大鼠視皮層的影響也不同,據(jù)目前的研究,大鼠除了對(duì)紅光刺激不太敏感,其他如白光及其他單色光刺激都能使大鼠視皮層場(chǎng)電位發(fā)生變化,但具體對(duì)哪種光刺激最敏感,不同的研究結(jié)果也不同,比較一致的觀點(diǎn)是,大鼠對(duì)短波長(zhǎng)的光如紫外光等刺激比較敏感,可能與光量子的強(qiáng)度較大有關(guān),也與大鼠視網(wǎng)膜感光細(xì)胞類型有關(guān)。
　　 單色光

3、刺激對(duì)大鼠視皮層電活動(dòng)的影響,據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,主要是通過(guò)皮層與丘腦或丘腦與皮層之間形成的正反饋環(huán)路有關(guān),也有研究表明在大鼠視皮層V1區(qū)存在對(duì)顏色視覺(jué)特異性敏感的神經(jīng)細(xì)胞,而且現(xiàn)在通過(guò)功能性的磁共振技術(shù)證實(shí)這些細(xì)胞具有對(duì)不同顏色刺激的分辨能力。鼠科動(dòng)物視錐細(xì)胞的感光蛋白主要有兩種類型,M-opsin和UV(S)-opsin,也有研究提示有些視錐細(xì)胞既表達(dá)M—opsin,也表達(dá)UV—opsin,M—opsin幾乎在所有的哺乳動(dòng)物視網(wǎng)膜中都存

4、在,其與動(dòng)物的生存、繁衍都具有密切的關(guān)系,S—opsin是決定大鼠是否具有顏色視覺(jué)的關(guān)鍵感光色素,但大鼠是否具有功能性的S—opsin還有待進(jìn)一步證實(shí),大鼠的行為學(xué)測(cè)試結(jié)果也為其可能存在一定形式的顏色視覺(jué)提供了證據(jù),但大鼠顏色視覺(jué)的具體情況目前并不是很清楚。
　　 本實(shí)驗(yàn)擬采用白色及不同單色光的刺激,探討色光刺激對(duì)大鼠視皮層腦電活動(dòng)的影響以及可能的強(qiáng)直后增強(qiáng)現(xiàn)象,進(jìn)一步加深對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元可塑性的認(rèn)識(shí),為進(jìn)一步了解大鼠是否具

5、有顏色視覺(jué)以及單色光刺激對(duì)初級(jí)視皮層電活動(dòng)的影響的機(jī)制,采用免疫組化方法研究大鼠視網(wǎng)膜視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞感光色素以及視皮層感光色素的表達(dá),為腦認(rèn)知的研究奠定一定的理論基礎(chǔ)。
　　 方法:
　　 1、電生理記錄:健康成年SD大鼠10只,體重180g～220g,雌雄不拘。水合氯醛腹腔注射麻醉,暴露顱骨,參照大鼠腦解剖圖譜定位初級(jí)視皮層V1區(qū)(前囟向后7.0mm,左旁2.0mm),分別將記錄電極置于V1區(qū),參考電極E1(前囟向

6、前2.0mm,右旁2.0mm)固定于額葉,牙托粉固定。于術(shù)后第5、7、9 d行腦電信號(hào)采集。將已植入電極大鼠置于有機(jī)玻璃鼠箱中,在鼠箱側(cè)壁安裝發(fā)光二極管,分別給予大鼠白、紅、綠LED閃光刺激。每次記錄約2h,描記前經(jīng)30min暗適應(yīng),之后依次給予白、紅、綠閃光刺激,不同色光刺激轉(zhuǎn)換之間,間歇30min,并同時(shí)經(jīng)多道生理記錄儀記錄Ⅵ區(qū)腦電波的變化。分別測(cè)定實(shí)驗(yàn)大鼠術(shù)后第5、7、9d給予白、紅、綠光刺激前后各6s時(shí)間段,大鼠在清醒和探究行為

7、狀態(tài)時(shí)V1區(qū)皮層場(chǎng)電位的幅值和面積。
　　 2、免疫組化
　　 2.1大鼠視網(wǎng)膜感光蛋白R(shí)hod—opsin和S-opsin的表達(dá):
　　 2.1.1將成年SD大鼠麻醉,迅速取出眼球,行連續(xù)冰凍切片,對(duì)視網(wǎng)膜進(jìn)行免疫熒光雙標(biāo):一抗為鼠多克隆抗Rhod—opsin抗體(1:400)+兔單克隆抗S—opsin抗體(1:400),二抗為FITC-羊抗鼠IgG(1:250)和TEXRED-羊抗兔IgG(1:250)

8、>　　 2.1.2將成年SD大鼠麻醉,4％多聚甲醛心臟灌注迅速取出眼球,石蠟切片,一抗為鼠多克隆抗Rhod—opsin抗體(1:400)+兔單克隆抗S-opsin抗體(1:400),二抗為羊抗鼠IgG(1:250)和羊抗兔IgG(1:250)。
　　 2.2大鼠初級(jí)視皮層感光蛋白S-opsin的表達(dá):
　　 2.2.1將成年SD大鼠麻醉,斷頭取腦,對(duì)初級(jí)視皮層行連續(xù)冰凍切片,免疫熒光抗體技術(shù)鑒定視皮層感光蛋白S—ops

9、in:一抗為兔單克隆抗S—opsin抗體(1:400),4℃孵育過(guò)夜,二抗為TEXRED-羊抗兔IgG(1:250)。
　　 2.2.2將成年SD大鼠麻醉,4％多聚甲醛心臟灌注迅速取出腦組織,石蠟切片,一為抗兔單克隆抗S—opsin抗體(1:400),二抗為羊抗兔IgG(1:250)。
　　 3、結(jié)果:
　　 3.1電生理實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　 3.1.1場(chǎng)電位隨不同色光刺激天數(shù)的變化:結(jié)果顯示,4次重復(fù)測(cè)量的數(shù)

10、據(jù)之間存在高度的相關(guān)性(P<0.01),組內(nèi)(校正值)和組間的方差分析結(jié)果顯示,時(shí)間因素、色光因素以及時(shí)間與色光的交互作用均有顯著性統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。說(shuō)明幅值和面積有隨重復(fù)刺激天數(shù)變化的趨勢(shì),并且這種趨勢(shì)隨著色光的不同而不同。
　　 3.1.2每一實(shí)驗(yàn)日不同色光之間引起場(chǎng)電位的兩兩比較實(shí)驗(yàn)同第5天刺激前與刺激后相比較,各種色光引起初級(jí)視皮層V1區(qū)腦電波場(chǎng)電位幅值和面積均未見(jiàn)顯著性差異；實(shí)驗(yàn)日第7天給于相同色光刺激,白、

11、綠色光引起V1區(qū)場(chǎng)電位的幅值和面積均顯著性強(qiáng)于刺激前(白光,P<0.01；綠光,P<0.05),白光同時(shí)明顯強(qiáng)于紅光(P<0.05)；實(shí)驗(yàn)日第9天再次給于相同色光刺激,白、綠色光引起V1區(qū)場(chǎng)電位的幅值和面積均極顯著性強(qiáng)于刺激前(P<0.01),且白綠色光均明顯強(qiáng)于紅光(P<0.01)。紅光在各實(shí)驗(yàn)日刺激前后比較均未見(jiàn)顯著性差別。
　　 3.1.3每種色光不同實(shí)驗(yàn)日間場(chǎng)電位的兩兩比較
　　 3.1.3.1對(duì)白光分析實(shí)驗(yàn)日第

12、7天和第9天V1區(qū)場(chǎng)電位的的幅值和面積均顯著強(qiáng)于刺激前和第5天(第7、9天VS刺激前P<0.01,第7、9天VS第5天P<0.05),余組間未見(jiàn)顯著性差異。
　　 3.1.3.2對(duì)綠光分析實(shí)驗(yàn)日第7天和第9天的V1區(qū)場(chǎng)電位的幅值和面積均顯著強(qiáng)于刺激前(幅值,第7天VS刺激前P<0.05,第9天VS刺激前(P<0.01,面積第7、9天VS刺激前P<0.01),余組間未見(jiàn)顯著性差異。
　　 3.1.3.3對(duì)紅光分析不同實(shí)驗(yàn)日

13、間的幅值和面積均未見(jiàn)顯著性差異(P>0.05)。
　　 3.2免疫組化實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　 3.2.1大鼠視網(wǎng)膜感光蛋白R(shí)hod—opsin和S—opsin表達(dá)陽(yáng)性。
　　 3.2.2大鼠初級(jí)視皮層S—opsin表達(dá)陽(yáng)性。
　　 結(jié)論:
　　 1.白、綠色閃光刺激能顯著增強(qiáng)大鼠初級(jí)視皮層的電活動(dòng)；呈現(xiàn)敏感化和強(qiáng)直后增強(qiáng)現(xiàn)象,大鼠初級(jí)視皮層神經(jīng)元具有一定程度的可塑性。
　　 2.紅色閃光刺激對(duì)大鼠