收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

海马CA1区锥体神经元和多种中间神经元在情景事件编码中的作用

邝慧  
【摘要】:记忆是如何形成的?这是神经科学的基本问题,也是最终的目的之一。近几十年来,科学家们致力于研究大脑是如何形成记忆的,而其中海马是最受关注的脑区之一。在体多神经记录技术的发展,结合巧妙设计的行为学实验,加上强大的神经计算方法,使得这个领域的研究取得了显著的成果,初步发现了海马CA1区对外部情景事件编码并形成记忆的基本机制。 海马神经元的种类并不是单一的,除了主要的兴奋性细胞之外,还有种类繁多的中间神经元。组织学研究已经发现的海马的中间神经元至少有20多种。各种各样的神经元在海马组成复杂的微电路,通过放电活动相互协调,从而实现信息的提取和整合,因此在体同时监测多个锥体神经元和中间神经元的放电活动,研究他们之间的互相作用就变得十分必要。至今对于海马不同种类神经元的电生理研究还局限于在离体脑片和在体麻醉动物上记录一到几个神经元。而在体电生理记录技术可以实现网络水平的研究,但是现在对海马不同种类神经元的在体放电的动态模式研究还很少。 未解决的重要的问题还有,锥体神经元和中间神经元在海马对情境事件的编码中,功能是否相同?各自有什么特征?不同的中间神经元之间又有什么差异?这些问题的解决将对进一步了解大脑神经网络编码的机制有重要的作用。本论文第一章和第二章分别分析了小鼠在正常行为活动下和在氯胺酮麻醉状态下神经元的基本放电特征,对海马CA1区神经元进行分类,并讨论了在氯胺酮作用下神经网络的动态变化和神经元之间的相互关系;第三章我们讨论了在惊吓刺激事件中,不同神经元类型的反应放电模式特点;在第四章,利用MDA方法(Multiple Discriminate Analysis)研究海马神经元网络惊吓刺激事件的编码,进而探讨各种神经元在情景记忆编码中的功能。 一、小鼠海马CA1区神经元的基本放电特征及神经元分类 我们应用多通道微电极记录技术在小鼠海马CA1区同时记录了大量神经元的放电活动和位置场电位,并对小鼠海马神经元的基本放电特征进行分析。结果显示,海马神经元可以根据放电波形、放电时程、放电频率、和自相关直方图的特征主要分为两大类:锥体神经元和中间神经元。通过进一步对神经元在动物不同行为状态及大脑局部场电位的Theta节律振荡和Ripple节律振荡中特征的观察和计算,我们发现所记录到的中间神经元可以进一步细分为以下几类:其中第一到四种根据离体脑片和麻醉动物的实验结果,分别可以判断为篮细胞(Basket cells)、双层细胞(Bistratified cells)、轴突-轴突细胞(Axo-axonic cells)也叫做灯形细胞(Chandelier cells)、和O-LM细胞,此外还有第五种‘'Bursty"细胞和其他类型中间神经元。中间神经元的多样性反映了大脑神经网络组成的高度复杂性。 二、氯胺酮诱导的麻醉状态下海马CA1脑区各种细胞群的时序动态特征 氯胺酮(Ketamine,也译作克它明)是一种常用的分离麻醉药(Dissociative anesthetic),一部分病人在麻醉恢复期会出现一些精神症状,如精神错乱、幻觉等,并且可以导致记忆的缺失。我们同步记录了大量的的锥体神经元和多种中间神经元,对它们在氯胺酮引导的无意识状态下的动态变化进行分析,并且与正常意识状态下,如清醒休息、奔跑和睡眠等状态下的放电模式相比较。分析结果发现,氯胺酮可以诱导海马锥体神经元呈现出一种显著的同步放电模式,同时不同的中间神经元的放电也呈现出不同节律的动态特性。我们再用交叉相关性方法分析中间神经元放电与神经元群放电(Joint activity)的关系,结果发现在氯胺酮作用下,其中两类神经元,篮细胞(Basket cells)和双层细胞(Bistratified cells),与锥体神经元群放电呈现同步化,而另几类中间神经元,包括轴突-轴突细胞(Axo-axonic cells)也叫做灯形细胞(Chandelier cells)、O-LM细胞和其他类型的中间神经元,则与锥体神经元群放电呈现不同的时序关系。我们的结果提示在氯胺酮引起的无意识麻醉状态中,海马CAl区的主要神经元(锥体神经元)在不同种类的中间神经元的协同作用下进行同步放电。这些节律性的动态放电模式可能反映了海马CA1微电路的组成特性及内在的时序关系。这为研究非正常的认知状态甚至精神分裂症提供了一个途径。 三、小鼠海马CA1区不同种类神经元群对惊吓刺激反应的差异 为了在网络水平上研究在大脑编码外界环境情景信息中CA1锥体神经元和不同种类中间神经元的作用规律,我们设计了一系列简单有效的惊吓刺激行为学实验,可以诱发大量神经元的反应活动。实验结果显示,锥体神经元和中间神经元在对惊吓刺激的反应上存在显著差异。大部分锥体神经元对惊吓刺激没有反应,而绝大多数中间神经元对惊吓刺激有反应。有反应的锥体神经元大多数只对单一的惊吓刺激有反应,而中间神经元倾向于对多个不同的事件都有反应。并且锥体神经元对事件反应的平均潜伏期长于中间神经元,而细胞的反应时程却比中间神经元短。在中间神经元的不同种类中,所有篮细胞和双层细胞都是惊吓刺激反应细胞,并且大多对两个以上事件有反应,与其他种类的中间神经元相比,对刺激事件反应的潜伏期较短,反应时程较长。这些结果提示,海马CA1区的锥体神经元和中间神经元都参与大脑对惊吓刺激事件的编码过程,并且不同种类的CA1神经元群在这个过程中的的作用具有差异性。 四、海马CA1区不同神经元群在编码惊吓刺激事件中的不同作用 科学家们公认神经的编码是群体神经元共同协调的结果,那么仅仅对单个或者两两神经元对之间的放电规律的分析方法就不足以研究神经网络水平的编码规律。因此,我们采用MDA方法,将同时记录到的大量海马CA1区神经元在惊吓刺激时的放电频率改变,投射到低维的解码空间,成功的将不同的事件聚类分离,模拟了海马神经元群对不同事件的模式识别功能。我们发现,海马神经元群以神经元簇(Neural clique)为功能单位,呈现层级式结构,其中Specific responsive clique(只对一种惊吓刺激有选择性反应的神经元群)对具体情景事件的在MDA空间中的聚类分离效果贡献最大,而General clique(对四种惊吓刺激时间都有反应的神经元群)最弱。而锥体神经元与中间神经元相比使情景事件在MDA空间中的聚类分离效果较好,中间神经元中篮细胞和双层细胞较差。这与锥体神经元大多属于Specific responsive clique,而中间神经元多为sub-general或general clique的结果相一致。这些结果提示锥体神经元在提取不同事件的差异性特征中起重要作用,而中间神经元则可能主要负责编码事件之间的共同特征。 本实验使用在体多通道微电极记录技术,在体记录自由活动小鼠海马CA1区神经元活动,分析各种不同神经元的放电特征及对惊吓事件的反应特征,并运用MDA方法研究海马神经网络对惊吓事件的编码,探讨了各种神经元在情景记忆编码中的功能和大脑微电路信息编码的机制。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张兵,侯家骥;大鼠海马CA1区神经元在衰老过程中的形态学变化[J];动物学报;1994年04期
2 陈世新,陈蕾;铝对海马神经元电压依赖性钙电流的作用及其机制[J];咸宁学院学报(医学版);2005年01期
3 陈岩,孙野青;大白鼠听觉皮层锥体神经元形态学特性的研究[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;1997年03期
4 王殿仕,吕顺艳,洪桢;大鼠海马CA1区锥体神经元树突分支的生后发育[J];解剖学报;2005年01期
5 周英杰,佟振清,高天明;成年大鼠海马CA1区锥体细胞K_(ATP)通道的特性[J];生理学报;2001年05期
6 陈娜;吴英良;王晋辉;;皮层神经元动作电位不应期和阈电位与神经元动作电位编码的关系[J];中国应用生理学杂志;2008年01期
7 罗彬;苏彦艳;王海涛;陈林;;水杨酸钠诱导的耳鸣中GABA能神经元的功能损伤[J];生物物理学报;2009年S1期
8 吴小未,汪萌芽;石杉碱甲对大鼠海马脑片CA1神经元θ节律及长时程增强的影响[J];中国临床药理学与治疗学;2005年05期
9 杨彭举;封洲燕;;海马锥体神经元细胞外动作电位的仿真[J];生物医学工程学杂志;2011年05期
10 孟凯;李延海;谢雯;张莉;李萍;韩太真;;生后早期大鼠视皮层锥体神经元的电学特性[J];西安交通大学学报(医学版);2010年05期
11 何治;;中枢α1-肾上腺素受体对突触传递影响的研究进展[J];咸宁学院学报(医学版);2009年03期
12 刘振伟,王福庄;缺氧对大鼠海马脑片CA1区锥体神经元膜电位的影响[J];中国神经科学杂志;1994年03期
13 吴庆,任俊,陈助华,冯鉴强,陈培熹;乙醇对大脑皮层神经元延迟整流型钾通道的影响[J];中国应用生理学杂志;1998年03期
14 Miller RJ;夏勇;;神经生物学家的一个新信息:葡萄糖调节的钾通道[J];医学分子生物学杂志;1991年05期
15 严传魁;刘深泉;;海马结构中DG对CA3的信号传递作用[J];自然科学进展;2007年07期
16 郭勇,谢华福,李明星;体外培养神经细胞及麻醉药对其离子通道的影响研究[J];四川解剖学杂志;1997年01期
17 刘振伟,李凤敏,刘传缋;海马脑片锥体神经元钙离子通道的盲法膜片钳研究[J];中国应用生理学杂志;2002年03期
18 刘利华;张召峰;;外界刺激对CA1锥体神经元放电节律的影响[J];科学技术与工程;2009年10期
19 梁长林,刁云程;谷氨酸作为视皮层锥体神经元兴奋性递质的免疫细胞化学证据[J];科学通报;1990年19期
20 王福顺,冯鉴强,郭瑞鲜,王艳,陈培熹;大鼠前额叶锥体神经元的NMDA受体的单通道特性[J];中山医科大学学报;2002年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周华;郑煜;唐玉红;;羟基马桑毒素对大鼠海马锥体神经元电流的影响[A];中国生理学会第六届全国青年生理学工作者学术会议论文摘要[C];2003年
2 刘深泉;姚良瑾;覃秋菊;吕凡;杨志华;;神经元的形态识别和电位发放特性[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
3 顾建文;杨文涛;杨立斌;夏勋;马原;郑崇勋;张爱华;蓮尾博;村岡範裕;赤须崇;;大黄酸对创伤离体大鼠海马CA1区锥体神经元兴奋性传递的影响[A];第七届全国创伤学术会议暨2009海峡两岸创伤医学论坛论文汇编[C];2009年
4 张孟仁;富苏;;脑复聪对糖尿病大鼠学习记忆功能和海马CA1区胰岛素样生长因子-I含量的干预研究[A];全国中医药防治老年病学术交流会学术论文集[C];2011年
5 谢珣;赵冬芹;肖鹏;李楚华;;五味子正丁醇萃取物对大鼠海马脑片CA1区突触传递的影响[A];中国生理学会第23届全国会员代表大会暨生理学学术大会论文摘要文集[C];2010年
6 王晓晖;杨威;原丽;李少凤;杨东;潘艳芳;祁金顺;;大鼠在体海马CA1区场电位引导新技术——刺激/记录/给药一体化装置的开发和应用[A];中国生理学会第23届全国会员代表大会暨生理学学术大会论文摘要文集[C];2010年
7 张树森;况时祥;肖燕;官志忠;;脑通胶囊对血管性痴呆大鼠海马CA1区突触可塑性的影响[A];贵州省医学会第八届神经病学年会论文集[C];2010年
8 张树森;况时祥;肖燕;官志忠;;脑通胶囊对血管性痴呆大鼠海马CA1区锥体细胞的保护作用[A];贵州省医学会第八届神经病学年会论文集[C];2010年
9 张敏;李文斌;曹敏;;CIP诱导海马CA1区GLT-1 mRNA表达上调[A];中国病理生理学会第九届全国代表大会及学术会议论文摘要[C];2010年
10 刘辉玉;陈锐;;慢性间歇低氧对小鼠海马CA1区神经元自噬的影响[A];中华医学会呼吸病学年会——2011(第十二次全国呼吸病学学术会议)论文汇编[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郑小波;发育早期大鼠海马脑片CA1区锥体神经元离子通道特征研究[D];天津医科大学;2010年
2 邝慧;海马CA1区锥体神经元和多种中间神经元在情景事件编码中的作用[D];华东师范大学;2011年
3 赵延东;大鼠缺氧缺血性脑损伤对海马CA1区锥体细胞功能与发育的影响[D];第三军医大学;2012年
4 杨茜;突触外N-甲基-D-天冬氨酸受体在成年小鼠海马CA1区神经元长时程增强中的作用[D];上海交通大学;2011年
5 张丽男;钠钾泵参与5-羟色胺对大鼠海马CA1区NMDA电流的调节[D];河北医科大学;2010年
6 王光明;缺血后处理对缺血再灌注后海马CA1区神经细胞内蛋白聚集的影响[D];吉林大学;2013年
7 刘富鑫;慢性吗啡处理过程中小鼠海马CA1神经信息编码的改变[D];浙江大学;2010年
8 王殿仕;大鼠海马CA1区锥体神经元突触后电流和树突分支的生后发育[D];第四军医大学;2002年
9 张栌;海马CA1区theta驱动细胞与theta脉冲细胞[D];华东师范大学;2011年
10 田贵华;长期电针刺激百会、足三里对SHR大鼠海马CA1区微血管和神经元损伤的改善作用[D];北京中医药大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐伟;海马CA1锥体神经元对感觉信息的处理[D];华东师范大学;2012年
2 刘利华;海马CA1神经回路电位发放的数值模拟[D];华南理工大学;2010年
3 闫凤侠;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[D];蚌埠医学院;2013年
4 李果;芍药苷对急性缺氧大鼠前扣带回锥体神经元的影响[D];第四军医大学;2011年
5 梁翠娟;脑缺血耐受诱导过程中大鼠海马CA1区谷氨酸转运体GLT-1b mRNA的表达[D];河北医科大学;2010年
6 贺立新;人胎海马CA3区锥体神经元形态发育的研究[D];中南大学;2012年
7 解楠;海马CA1区和CA3区单个神经元放电的仿真研究[D];天津医科大学;2011年
8 杨佳佳;三聚氰胺对大鼠海马CA1区神经元兴奋性的影响及其机制的研究[D];南开大学;2011年
9 李文雅;5-羟色胺对大鼠海马CA1区NMDA电流的调节作用[D];河北医科大学;2012年
10 肖乾江;抑制回路的激活对于海马区神经元动作电位发放的影响[D];浙江大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 邱坚;中冶南方冷轧电工钢项目CA1机组热试成功[N];世界金属导报;2010年
2 特约记者 尹永生;从“解放”中解放出来[N];厂长经理日报;2001年
3 本报记者 张凤宇;从300万辆走向世界[N];中国信息报;2001年
4 欧伟;买保险是一种责任[N];中国保险报;2002年
5 本报记者 尹永生;解放卡车装备中国[N];中国机电日报;2000年
6 记者林红梅;“四·一五”空难听证会在釜山举行[N];人民日报;2002年
7 记者 林红梅 张旭东 蒋桂斌;中国一架客机在韩国坠毁[N];新华每日电讯;2002年
8 记者 高浩荣 张建平 林红梅;国航空难 38人生还[N];新华每日电讯;2002年
9 记者 李志悦;为主机厂配套规模扩大[N];中国汽车报;2000年
10 马越;励精图治 点石成金[N];中国证券报;2000年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978