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海马CA1锥体神经元对感觉信息的处理

唐伟  
【摘要】:人类和哺乳动物的海马作为边缘系统的一个重要部分,与学习记忆以及高级认知等大脑功能的重要区域有重要关系。在解剖学上,海马具有一目了然的明确构造,它由三级连续的突触通路构成,每级突触由不连续的胞体层和树突以及轴突投射组成。因此海马结构非常适合电生理的研究。 海马工作的基础是对多元感觉信息进行处理及整合,它能够接受来自各种新皮层高度处理的、多元的感觉信息。而且解剖学的证据证实,它自身的广泛分布的内部神经元网络对整合或比较这些信息是非常适合的。海马通过其周边的嗅周区接受了各种感觉皮层的信息输入,新皮层投射至嗅周区,嗅周区发送投射到海马的齿状回、CA3和CA1区;同时,海马也向嗅周区发送投射。因此通过嗅周区,多种感觉、运动信息在海马汇聚并整合;同样海马也通过嗅周区向多个皮层区域发出投射。 在接受感觉这方面,海马与皮层有很大的不同。某一特定的感觉信息在其对应的感觉皮层能引起广泛的反应,而感觉信息在海马引起的反应则相对较少,具有典型代表性的是海马位置细胞。此外,海马对非空间信息的处理也是稀疏编码的,比如物体-物体、物体-空间位置的联合信息、时间信息、复杂事物的编码(如人脸识别)等。 由于之前的研究证实,海马对空间或非空间信息是稀疏编码的,而这些研究并没有深入到对海马单个神经元细胞机制的研究,因此我们使用在体膜片钳记录海马CA1锥体神经元对闪光刺激的反应。我们发现闪光刺激会引起32%的海马CA1锥体神经元的反应。而且无论是兴奋性反应还是抑制性反应,反应的潜伏期都要比同样的刺激在大鼠初级视皮层引起反应的潜伏期要长。同样,与视皮层相比,闪光刺激在海马诱发的反应幅度要小很多。这暗示海马CA1锥体神经元参与了对视觉信息的感知,但由于不是特异性感觉皮层,只参与了对感觉信息的整合,所以它对视觉信息的感知较弱。 除此之外,我们在海马CA1锥体细胞记录到了长时程去极化的钙动作电位,这种钙动作电位去极化时程能够达到50ms以上。之前的研究大都集中在脑片上,由于切取脑片会损坏大量突触间的联系,从而破坏海马的内部环路,所以在脑片上对钙动作电位的研究大都采用电刺激诱导的方式。我们在在体水平上对钙动作电位的研究更符合生理水平。


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