发育期不同阶段大鼠视皮层局部场电位振荡活动特性的研究

论文摘要

目的本研究旨在从神经元集群水平研究大鼠初级视皮层（V1区）局部场电位（local field potential, LFP）振荡的特性,探讨大鼠初级视皮层的层间特异性；比较出生后第2、3周和成年大鼠V1区LFP的特性,观察视皮层发育过程中L5（10-20Hz）频段LFP的变化,以期阐述发育期不同阶段大鼠视皮层自发LFP振荡活动的特性。以此来探讨抑制性成分在视觉可塑性中的作用。方法取健康Wistar大鼠62只,根据其处于发育期的不同阶段分为三组：发育关键期初期组（P14-16）15只,发育关键期高峰期组（P20-22）22只,发育成熟期组（P60）25只。应用细胞外记录技术,记录麻醉状态下发育期不同阶段大鼠V1区LFP振荡活动。利用快速傅立叶转换（Fast Fourier Transformation,FFT）获得功率频谱图（Power Spectrum）,分析各组V1区2+3层（L2/3）和第5层（L5）低频段和（10-20Hz）高频段的功率成分（Power）。根据公式：功率比（Power Ratio）=（P high+Plow）/（P high-Plow）,求得各个记录位点的Power Ratio,并绘制Power Ratio与皮层深度分布散点图。分别比较三组间L5（10-20Hz）频段Power和Power Ratio差异,绘制简单条形图。观察大鼠V1区LFP的层间差异在不同发育期的变化规律。结果1.发育关键期初期大鼠V1区LFP振荡特性采集到P14-16大鼠V1区28个记录位点自发锋电位反应良好的LFP信号。该组大鼠V1区LFP振荡活动表现出层间差异。L2/3以（2-5Hz）低频振荡为主,L5除了（2-5）Hz频段存在Power峰值以外,在（10-20）Hz频段也出现了强烈的振荡活动。Power Ratio与皮层深度相关性分析显示：两者呈正相关（r=0.527,P=0.007）有统计学意义,回归方程为：y=-1.293+0.001x。快速振荡（高Power Ratio）主要集中在深层：L5Power Ratio集中在-0.3-0.6之间,而L2/3则小于-0.3。2.发育关键期高峰期大鼠V1区LFP振荡特性采集到P20-22大鼠V1区25个记录位点自发锋电位反应良好的LFP信号。其自发LFP未观察到层间差异,记录各层都以（2-5）Hz低频振荡为主。对皮层深度与Power Ratio绘制散点图并进行相关分析,结果显示两者没有明显相关性（r=0.07,P=0.733）。3.发育成熟期大鼠V1区LFP振荡特性采集到P60大鼠V1区24个记录位点自发锋电位反应良好的LFP信号。该层自发LFP振荡表现与关键期初期组相似存在层间差异,L2/3以（2-5Hz）低频振荡为主,L5除了低频段功率频谱存在高峰以外,在（10-20Hz）高频段也有较强的振荡活动。对皮层深度与Power Ratio绘制散点图并进行相关分析,结果显示两者呈正相关（r=0.663,P=0.000）有统计学意义。其回归方程为：y=-0.649+0.001x。4.发育期不同阶段V1区LFP特性的比较采集到三组V1区77个记录位点自发锋电位反应良好的LFP信号。三组V1区L5自发LFP的Power值和Power Ratio值分别进行单因素方差分析。统计结果显示：关键期初期组和成年组L5Power相比差异无统计学意义（P=0.828）,两组Power Ratio相比差异也无统计学意义（P=0.551）。而关键期高峰组和其他两组比较差异均有统计学意义（P=0.000）。结论1.发育关键期初期和成熟期大鼠V1区的自发局部场电位振荡存在层间差异。2.V1区第5层高频段LFP振荡活动在发育期不同阶段表现不同。3.实验结果与发育关键期GABA能理论吻合,支持抑制性成分在视皮层发育可塑性关键期中的作用。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 縮略语
• 前言
• 研究现状、成果
• 研究目的、方法
• 对象和方法
• 1. 实验材料
• 2. 金属钨丝电极的制备流程
• 3. 动物准备
• 4. 电生理记录与信号分析
• 5. 统计学方法
• 结果
• 1. 发育关键期初期的大鼠V1区LFP特性
• 2. 发育关键期高峰的大鼠V1区LFP特性
• 3. 发育成熟期大鼠V1区LFP特性
• 4. V1区LFP在发育期不同阶段的变化
• 讨论
• 1. V1区自发LFP振荡活动
• 2. 大脑新皮质的层间组织结构
• 3. 发育关键期初期和成熟期大鼠V1区LFP的层间差异
• 3.1 各组L2/3LFP振荡活动特性
• 3.2 发育期不同阶段V1区LFP特性的比较
• 4. GABA能抑制性环路在发育可塑性中的作用
• 5. 研究意义
• 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 综述
• 综述参考文献
• 致谢