论文摘要
出生后脑的结构和功能经历一个不断发育、成熟过程,环境、经验在脑的发育和可塑性中扮演重要角色。生后早期经验-依赖发育可塑性是感觉神经系统研究的重要领域。特别是丰富环境诱导脑可塑性引起人们的关注,它不仅具有重要理论意义,且被认为有广泛、潜在的应用前景。本论文以生后早期丰富环境暴露动物为模型,采用声源-方位分辨行为,在体和离体脑片细胞外记录以及分子生物学等技术,在行为、突触传递、细胞和分子的不同水平上,研究了生后早期丰富环境暴露对大鼠听觉功能发育可塑性的影响,及其可能的细胞分子机制。论文主要包括以下三个部分：一、早期丰富环境暴露增强大鼠听空间方位分辨行为和听皮层神经元听空间敏感性实验在12只生后早期丰富环境暴露动物（EE动物）和11只正常环境饲养的对照动物（CON动物）上进行。自大鼠出生后第7天（P7）,将其置于丰富环境（enriched environment, EE）中饲养,直至成年（P56）,之后,分别进行行为学和电生理学实验。对照动物为正常环境饲养的同龄大鼠。声源-方位分辨（sound-azimuth discrimination）行为测试结果显示,经过丰富环境暴露的动物,听空间敏感性（auditory spatial sensitivity）较对照动物明显提高。在完成声源-方位分辨作业中表现为,正确率（percent correct）提高,反应时（reaction time）缩短,水平方位角度分辨偏差（azimuth deviation）减小。电生理学实验结果显示,初级听皮层神经元频率调谐曲线（frequency tuning curve）和水平方位选择性曲线（azimuth selective curve）明显锐化,神经元的听空间感受野（auditory spatial receptive field）明显缩小。我们推测,生后发育关键期内,丰富环境暴露促进了神经回路的发育、成熟,显著地提高了听皮层神经元的听空间敏感性。这一效应的产生很可能是通过调节相关兴奋性和抑制性神经回路的发育平衡实现的。二、早期丰富环境暴露增强大鼠听空间敏感性的细胞分子机制实验采用分子生物学蛋白免疫印迹（western blotting）技术和离体脑片记录方法,研究了早期丰富环境暴露诱导大鼠听空间敏感性增强的细胞分子机制。免疫印迹检测结果表明,生后早期丰富环境暴露,可明显上调听皮层NMDA受体NR1、NR2A、NR2B亚单位和AMPA受体GluR2亚单位蛋白质的表达；抑制性GABAA受体α1、β3亚单位表达；NR2A/NR2B以及GABAΛα1/α3表达比值显著提高。中脑下丘的检测结果显示,NR1、NR2A、NR2B、GluR2、GABAΛα1和GABAAβ3的表达也都明显上调,呈现与听皮层相一致的表达变化趋势。离体脑片LTP记录结果显示,早期丰富环境暴露,明显提高了刺激白质（white matter, WM）所诱导的听皮层Ⅱ/Ⅲ层（layersⅡ/Ⅲ） LTP幅度,在相同浓度的NMDA受体拮抗剂APV （D-2-amino-5-phosphono-valeric acid）和AMPA受体拮抗剂DNQX （6, 7-dinitroquinoxaline-2,3-dione）作用下,EE动物LTP被抑制的幅度明显小于CON组和PE组动物。以上结果表明,生后早期丰富环境暴露可显著地上调听皮层兴奋性和抑制性受体亚单位的表达,提高突触传递的效率。提示丰富环境可能是通过影响听觉中枢兴奋性和抑制性信息传递系统发育的平衡,实现对听觉功能可塑性调控的。三、早期丰富环境暴露诱导听觉功能可塑性的保持幼年动物在生后第7天（P7）开始饲养于丰富环境中,成年后（P56）再返回到正常环境中饲养,至115天龄（P115）左右,分别进行行为学和电生理学和分子生物学实验。结果显示：1.在声源-方位分辨作业中,与同龄对照动物相比,EE动物完成作业的正确率（percent correct）高,反应时（reaction time）和方位分辨偏差（azimuth deviation）小；2.听皮层神经元频率调谐曲线（frequency tuning curve）和水平方位选择性曲线（azimuth selective curve）明显锐化,水平方位调谐深度（azimuth tuning depth）增加,听空间感受野（auditory spatial receptive field）缩小；3.听皮层抑制性GABAA受体α1、β3亚单位,GABAΛα1/GABAΛα3表达比值显著增加；兴奋性NMDA受体NR1、NR2A、NR2B和AMPA受体GluR2亚单位蛋白的表达量均有不同程度的上调。结果提示,听觉中枢兴奋性NMDA受体、AMPA受体和GABAA受体亚单位表达调控参与了早期丰富环境诱导的大鼠听空间敏感性增强效应的保持。脑功能发育可塑性及其细胞分子机制研究是神经科学重要的研究领域,它不仅对最终揭示脑发育和可塑性的奥秘有重要理论意义,而且,可能为有效矫治、修复脑感觉功能障碍、研发改善、治疗感觉功能障碍疾病的新策略和手段提供神经生物学实验依据,具有现实的指导意义和积极的应用前景。
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标签：大鼠论文; 初级听皮层论文; 下丘论文; 丰富环境论文; 听空间敏感性论文; 发育可塑性论文; 长时程增强效应论文; 受体论文;