论文摘要
目的研究视觉发育关键期大鼠视皮层Ⅳ层锥体神经元兴奋性电生理特点及其对阈下配对刺激诱导的突触可塑性修饰的影响,探讨突触后膜阈下去极化对突触修饰的作用。方法分别取生后P13-P17d和P20-P24d健康wistar大鼠分为A组（P13-P17d）和B组（P20-P24d）,应用红外微分干涉相差显微镜（IR-DIC）结合电耦合式摄像机（CCD-Camea）可视法膜片钳全细胞模式下进行实验记录。①给予突触后神经元步阶刺激,比较A、B两组大鼠视皮层Ⅳ层锥体神经元产生阈上兴奋的潜时及强度。②记录A、B两组大鼠刚达到阈值时刺激电流强度所诱发的突触后神经元膜去极化电压,取接近神经元阈强度的刺激电流作为突触后刺激,联合突触前双极电刺激对A、B两组大鼠神经元进行配对刺激训练。③刺激电极置于初级视皮层单眼区所对应的白质部位,记录电极置于白质下方的Ⅳ层。采用Master-8-vp电刺激白质,诱发视皮层第Ⅳ层的神经元产生突触后阈下兴奋,同时在全细胞膜片钳下给予该细胞短暂的（30ms）阈下去极化电流刺激,改变突触前后刺激的时间间隔△t和先后顺序,观察不同刺激方式下A、B两组大鼠视皮层突触可塑性特征及其影响因素。结果1.两个年龄段大鼠视皮层Ⅳ层锥体神经元兴奋性特点比较。给予突触后神经元步阶刺激,比较两组大鼠视皮层IV层锥体神经元产生阈上兴奋的潜时及强度：①和视觉发育关键期高峰阶段相比,视觉发育早期大鼠视皮层Ⅳ层锥体神经元爆发动作电位的能力较低。P13～P17d和P20-P24d两组大鼠爆发动作电位的潜时分别为0.036±0.10s（n=108）和0.028±0.01s（n=108）,两组有统计学差异（t检验,t=5.81,P<0.05）。②两组大鼠爆发动作电位的强度（动作电位个数）存在明显差异（秩和检验,P<0.05）。2.视觉发育关键期大鼠经阈下配对刺激训练后,在△t=±110ms时间间隔内EPSC幅值可诱导出双向性长时程变化。将△t=5ms-20ms归类为短时程间隔,△t=30ms为中间时程间隔,△t=40ms～110ms为长时程间隔。结果显示A组大鼠在大部分时间间隔内LTD诱发细胞个数高于LTP诱发细胞数。B组大鼠观察到在pre-post刺激时短时间间隔内诱发LTP细胞个数较多,而长间间隔内容易诱发LTD; post-pre模式下LTP与LTD诱发细胞数无显著差异。A组大鼠经由阈下配对刺激训练后LTP/LTD总诱发率分别为21.3%和60.2%,B组大鼠阈下配对刺激训练后LTP/LTD总诱发率分别为35.2%和43.5%,两组差异具有统计学意义（x2=6.791,P<0.05）。结果表明A、B两组大鼠视皮层神经元可塑性具有不同特征,其中A组记录到反应的细胞与B组相比较更容易诱导出LTD。3.经突触前后阈下配对刺激诱导后,分别分析A、B两组大鼠诱导出视皮层Ⅳ层锥体神经元可塑性长时程变化的程度与突触后阈下刺激电流的强度均值发现二者呈正相关（A组r=0.698,P<0.01；B组r=0.639,P<0.01）。4.A、B两组大鼠突触后阈下刺激电流的强度均值与其诱发的突触后膜去极化电压变化均值具有相关性（A组r=0.752,P<0.01；B组r=0.837,P<0.01）。结果提示作为突触后阈下去极化水平的直接反映参数,突触后膜去极化电压与突触修饰变化密切相关。结论1.视觉发育早期大鼠视皮层Ⅳ层锥体神经元兴奋性能力较低,不易产生突触后阈上兴奋。在发育期依其视皮层神经元兴奋性电生理特征变化差异对突触修饰也会产生影响。该阶段突触后阈下去极化反应参与的突触修饰对视皮层可塑性具有重要影响。2.阈下配对刺激训练诱发视皮层Ⅳ层锥体神经元可塑性变化的实验中,突触权重的变化同样依赖于突触后膜电压和突触前放电活动而不是仅仅依赖于精确的神经元放电时间。
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