联合式学习记忆诱导小鼠桶状皮层锥体神经元功能可塑性的机理

【摘要】：目的：建立小鼠条件反射的动物模型，采用电生理实验方法，研究条件反射建立后，小鼠桶状皮层（BarrelCortex）锥体神经元内在特性和神经元群集发放动作电位编码能力的变化及细胞学机制。 方法：1.条件反射模型的建立：选择出生后10天的FVB-Tg（GadGFP）4570Swn/J小鼠，在行为学上建立小鼠胡须触觉和嗅觉的条件反射动物模型。以乙酸丁酯作为气味源的无关刺激，经过训练10天后变为条件刺激，非条件刺激是5Hz的胡须触觉刺激。实验分为四组：空白对照组、嗅觉训练组、触觉训练组、联合训练组，应用CanonHFR28视频拍摄仪对小鼠行为学进行拍摄，然后用会声会影软件分析小鼠触须摆动的频率及屈曲的时间。 2．膜片钳电生理实验：选择出生后10天的FVB-Tg（GadGFP）4570Swn/J小鼠，连续训练10天，条件反射模型建立后，用异氟烷麻醉药吸入麻醉，迅速将大脑分离，做冠状切片（400μm），然后将脑片置于氧合的人工脑脊液(ASCF)中，25°C下孵育1-2小时后转移至灌流槽，在31°C下对脑片进行灌流；采用IR-DIC光学显微镜(NikonE600FN)荧光显微镜定位大脑桶状皮层锥体神经元；运用Axoclamp-200B放大器，电流钳模式全细胞记录方法研究小鼠大脑桶状皮层锥体神经元内在特性（ARP；Vts；Vr；Input-Output)与动作电位发放能力、发放精确性（ISI；SDST）和神经元突触传递效应（自发性兴奋性突触后电流）的变化，信号数据输入Clampex10.1进行处理分析。 结果：1.行为学结果：（1）仅受嗅觉训练的小鼠，与空白对照组相比，小鼠胡须摆动的频率和屈曲的时间无明显的变化。（2）受胡须触觉训练的小鼠在训练前和训练10天后胡须摆动的频率增加，且屈曲时间延长（3）小鼠在接受胡须-嗅觉联合训练10天后能建立起以乙酸丁酯气味刺激为条件刺激的条件反射。在非条件反射上表现为胡须的摆动频率及回缩时间均显著增加，且与触觉训练组相比有显著差异。 2.膜片钳实验结果：（1）应用膜片钳方法，电流钳模式实验结果发现，仅受嗅觉训练的小鼠与空白对照组相比其锥体神经元的内在特性无明显的变化（P0.05），单纯受触觉训练的小鼠与空白对照组相比，锥体神经元群集发放动作电位的发放容量显著增加，动作电位间距ISI缩短(P0.05)，阈电位(Vts)降低(P0.05)，绝对不应期缩短（P0.05）,单位时间内发放动作电位的个数（InputandOutput）增加(P0.05)；而受触觉-嗅觉联合训练的小鼠其锥体神经元群集发放动作电位的发放容量显著增加，动作电位间距ISI缩短(P0.01)，阈电位(Vts)降低(P0.01)，绝对不应期缩短（P0.01）,单位时间内发放动作电位的个数（InputandOutput）增加(P0.01),且与触觉训练组相比有显著统计学差异（P0.05)。（2）电压钳模式实验结果发现，仅受嗅觉训练的小鼠与空白对照组相比，锥体神经元的sEPSCs的电流间距、电流幅度无明显的变化(P0.05)，受触觉训练的小鼠与空白对照组相比，锥体神经元的sEPSCs的电流间距缩短（P0.05）、电流幅度增加(P0.05)。受触觉-嗅觉联合训练的小鼠与空白对照组相比，锥体神经元的sEPSCs的电流间距缩短（P0.01），电流幅度增加(P0.01)且与触觉训练鼠相比有显著的统计学差异(P0.05)。 结论：1.小鼠触须重复受到刺激后敏感性增加，可能发生了易化性的可塑性变化。2.小鼠在受到联合训练后，形成了联合记忆，这进一步证明了BarrelCortex和PiriformCortex之间存在着某种联系。3.联合训练组的小鼠比触觉训练组小鼠桶状皮层锥体神经元内在特性增加更为明显，由此我们推断联合式学习记忆可能更优于单纯的经验依赖性学习记忆。