大鼠丘脑皮层视觉通路的短时程突触可塑性

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1、中国科学技术大学博士学位论文大鼠丘脑皮层视觉通路的短时程突触可塑性姓名：贾凡申请学位级别：博士专业：生物物理学指导教师：周逸峰2002.4.1致谢-一一一一-一一一一-一一一一一致谢在这篇论文完成之际，我要首先感谢周逸峰研究员的悉心指导.作为我的导师，周老师自始至终对我的工作投入了大量的精力，从课题筛选到技术细节问题的解决都做了有力的指导，使我对于如何做科研有了深刻的认识.除了指导我完成毕业论文之外，周老师还安排我参与了实验室同期进行的其他研究项目。这不仅使我掌握了更多的实验技术，还在实验思路方面给了我不少有益的启示。攻博期间，我由时神经科学研究

2、知之甚少到初窥其径，并对它充满兴趣，周逸峰研究员对我的影响至深感谢寿天德教授。寿老师孜孩不倦的工作精神和认真的工作态度永远值得我学习.感谢李祥瑞讲师。在和李老师的讨论中，我得到了许多的帮助和启发。他严谨求实的学术态度和谦和宽松的讨论风格都给我留下了深刻的印象。感谢蒋斌博士，他帮助我了解了许多大鼠电生理记录的实验技术细节;感谢杨星鹏博士和丁锦东博士，他们教会我许多墓本的实验技术。和他们的讨论，使我受益匪浅。感谢丁淑云女士，她为我顺利完成论文提供了许多支持.在这五年来的实验工作中，还得到了金坚中、徐鹏景、王岚、谢小乔、王华、葛少宇等同学和动物房陈师傅

3、的热情帮助，在此一并致以诚挚的谢意!最后，感谢我的家人对我不变的关怀，他们毫无保留的支持是帮助我克服困难的最大力量源泉。谨以此文献给我千里之遥的父母和远在异国他乡的爱妻!摘要_-一一-一一一一一一--摘要于在学习记忆和神经系统发育中的重要作川，突触的长时程可塑性(Blissngridge,1993)近三十年来一直倍受人们关注。然而，另一种形式的突触可塑性—短时程突触可塑性虽然很早就被发现(Feng,1941;Katz,1954;Zucker,1989)，但是其所起的重要作用却一直被严重地忽视了。对初级视皮层神经元的神经模型研究发现:从外膝体到初级

4、视皮层的短时程抑制作用是视皮层细胞的时问，，向应特性的决定因素之一(Chanceetal,1999)框画j巫困能使神经元产生瞬时反应，产生时阳J相位迁移，改变神经元频率响应曲线的特性，增加反应幅度、非线性时间域整合程度和对比度依赖性的反应相位漂移等非线性特性。同时，短时程抑制作用也可能是产生方向选择性和对比度适应现象的神经机制之一贪本之我们结合在位场电位记录、局部力。药和祈!经模型等方法，对不同刺激模式下大鼠丘脑皮层主要视觉通路(外侧膝状体到初级视皮层)和非主要视觉通路(膝体外通路:丘脑侧后核到初级视皮层)的短时程突触可塑性，以及短时程抑制作用对

5、神经元同步活动检测的作用做了研究，试图了解视觉丘脑皮层突触传递短时程可塑性的基木特性、神经机制和功能。主要结果如下:视觉丘脑皮层主要通路的短时程突触可塑性限实验采用的所有刺激。，隔下，双脉冲刺激都能明显抑制正常成年大鼠外侧膝状体到初级视皮层的突触传递，不过突触传递的抑制程度并不完全是随着刺激间隔的增加而减小。在串刺激下，场电位的幅度基本上都是越来越小，经过一段时问后达到稳态水平。随着刺激频率的增加，场电位的稳态幅度减小，突触抑制的速率和程度都在增加。在这两种刺激模式下，正常成年大鼠的丘脑皮层主要视觉通路均表现出明显的短时程抑制特性，并且与皮层内突

6、触的特性相似。局部施加GABAa受体特异性拮抗剂BIM(Bicucullinemethiodide)和GABAb受体特异性拮抗剂SAC(2-hydroxy-saclofen)都能减弱丘脑皮层视觉通路的短时程抑制特性。其中，BIM加药组在所有的双脉冲刺激间隔都与正常成年大鼠组有显著性差异(P<0.05)。当刺激间隔在200-700毫秒之间时，SAC加药组也有显著性差异。在10llz和20liz串刺激下，BIM组和SAC组都与正常组有显著性差异。兴奋性氨基酸受体特异性拮抗剂APV和CNQX加药组在不同的刺激模式下与正常组都没有显著性差异。高浓度钙离子

7、组能够加强短时程突触抑制作J}j。对双脉冲刺激，在所有的刺激间隔都与正常组有显著性差异(P<0.05)。在摘要101Iz.2011z和5011z串刺激下，高浓度钙离子对稳态抑制比有很显著的影响(P<0.01)。无论是施加双脉冲刺激还是串刺激，出生后30天的幼年大鼠的抑制程度都比正常成年大鼠稍弱一些。对于刺激间隔从20到100毫秒的双脉冲刺激和20Hz的串刺激，P30大鼠与成年大鼠均有显著性差异(P<0.05)。出生后20天的幼年大鼠的短时程突触抑制程度比正常成年大鼠减弱了很多。在我们实验中的所有刺激间隔的双脉冲刺激和所有刺激频率的串刺激下，都与成

8、年大鼠有显著性差异(P<0.05)2·视觉膝体外通路的短时程突触可塑性，呀丘脑皮层主要视觉通路相似，膝体夕卜通路也具有显著的短时程突触抑