發(fā)育期大鼠視皮層突觸功能活動及脈沖時間依賴的突觸可塑性研究.pdf

1、目的： 本文通過建立可視法腦片膜片鉗技術，研究發(fā)育期大鼠視皮層突觸功能活動以及發(fā)育期大鼠視皮層脈沖時間依賴的突觸可塑性（spike timing-dependent plasticity，STDP），了解視皮層經驗依賴的突觸可塑性，進一步探索視覺經驗在視皮層神經元突觸發(fā)育成熟過程中的作用，以及在異常視覺經驗狀態(tài)下視皮層突觸功能狀態(tài)的改變，從功能的角度來探索弱視發(fā)生機制，為尋求合理有效的預防與治療弱視的方法建立基礎。 方法

2、： 1．應用紅外微分干涉相差顯微鏡（IR-DIC）結合電耦合式攝像機（CCD-Camera）可視法膜片鉗全細胞記錄生后2～7 d、8～14 d、15～21 d、22～28d各組自發(fā)興奮性突觸后電流（spontaneous excitatory postsynaptic currents，sEPSCs）變化，同時于電極內液中加入0．3%熒光黃（luciferyellow）對所記錄細胞進行染色觀察形態(tài)學改變，分別記錄17 d（正常飼

3、養(yǎng)組及雙眼剝奪組）大鼠腦片的sEPSCs并行統(tǒng)計學分析。 2．在較低頻率細胞內刺激下應用雙膜片鉗全細胞記錄技術，觀察在不同的配對刺激方案下，大鼠腦片視皮質2/3層內兩錐體神經元突觸傳遞效能的長時程變化情況。同時通過電極內液加入熒光染料觀察細胞與突觸形態(tài)。 3．采用STDP模式，應用雙膜片鉗技術，對雙眼剝奪組和對照組的興奮性突觸后電位基線值（control EPSP）進行測量，統(tǒng)計平均EPSP幅值，觀察突觸傳遞效能變化。在

4、精確控制突觸前和突觸后神經元刺激時間下，采用不同的突觸前后配對刺激方案對EPSP變化進行測量，觀察雙眼剝奪組和對照組的區(qū)別。同時采用傳統(tǒng)的長時程增強（LTP）誘導方式（僅給予突觸前脈沖刺激），采取頻率由低到高，并逐漸接近近似θ波刺激頻率（theta-burst stimulation，TBS），逐一觀察不同頻率下EPSP變化。 結果： 1．可視法腦片膜片鉗技術可對神經元直接進行準確定位及健康細胞的篩選。視皮層神經元sEP

5、SCs幅值與頻率均隨發(fā)育逐漸升高，（單因素方差分析，頻率F=87．46，幅值F=20．69，P<0．01詳見第一部分結果）。但2～7 d組與8～14 d組差異無統(tǒng)計學意義（P>0．05）。視皮層2/3層神經元胞體及突起以及生物電學特性隨發(fā)育逐漸成熟。雙眼剝奪組和健康對照組的sEPSCs比較，幅值下降明顯P<0．05，頻率比較差異無顯著意義P>0．05。 2．精確控制突觸前和突觸后神經元刺激時間下，突觸前后配對刺激后測試突觸后動作

6、電位（test EPSP）平均增幅在120%以上，LTP誘導成功。而只有突觸前或只有突觸后刺激，test EPSP平均增幅在110%以下，LTP未誘導成功。 3．雙眼剝奪組視皮層2/3層內兩相鄰錐體神經元之間的突觸傳遞效能下降。剝奪組與對照組平均EPSP幅值（基線值）比較差異具有顯著統(tǒng)計學意義（P<0．01）。配對誘導刺激50分后，雙眼剝奪組EPSP幅值上升幅度較對照組高，兩組差異具有統(tǒng)計學意義P<0．05，兩組均可誘導成功LT

7、P。而采用傳統(tǒng)的LTP誘導方法低頻刺激，24例均未誘導出LTP。逐漸增加頻率，EPSP增幅也隨之略增加，但即使頻率增加到100Hz左右近似TBS刺激頻率時，EPSP平均增幅也不能達到110%以上。 結論： 1．可視法腦片膜片鉗技術操作更直觀方便，對神經元的分辨率及封接細胞的成功率都大大提高。生后早期視皮層2/3層神經元及突觸發(fā)育處于相對不成熟狀態(tài)，隨著發(fā)育逐漸成熟，視覺經驗在這一過程中起了關鍵性作用。研究顯示發(fā)育早期突觸

8、并非完全處于靜息狀態(tài)，具有一定的早期自發(fā)的突觸功能活動。 2．突觸傳遞效能的變化依賴于突觸前后的聯(lián)合脈沖刺激，脈沖時間前與后的順序設定決定了突觸傳遞效能變化的方向。突觸前后脈沖刺激對突觸傳遞效能的變化存在一個時間窗關系，STDP突觸修飾法則可以解釋經驗活動改變皮層神經元功能的一些現(xiàn)象。 3．外界視覺經驗異?；蚴艿礁蓴_時，影響了視皮質神經元信息呈遞，下降的信息傳遞可能間接影響了高級中樞的信息整合。但發(fā)育期雙眼剝奪的視皮層神