大鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)活動對體感刺激響應(yīng)的研究.pdf

1、感覺信號的處理一直是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點，體感感覺因其遍布全身的感受器以及在觸摸技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用越來越受到重視。海馬作為學(xué)習(xí)和記憶的中樞結(jié)構(gòu)，從內(nèi)嗅皮質(zhì)接收有關(guān)外界體感刺激的信號，并將其按某種模式編碼，以便信息在大腦中的傳播和儲存。早先的研究發(fā)現(xiàn)體感刺激可以使海馬CA1區(qū)的多單元放電活動（multiple unit activity，MUA）發(fā)生變化，但其對CA1區(qū)具體的作用效果和機制并不明確。由于對體感信息的處理與動物的生存和活動

2、息息相關(guān)，因此研究體感信息在海馬區(qū)中的信號響應(yīng)和處理機制具有重要意義。
　　本文通過對麻醉大鼠施加夾尾刺激，利用記錄位點高密度分布的微電極陣列，記錄海馬CA1區(qū)的各種神經(jīng)活動信號。主要研究了場電位、鋒電位以及正向誘發(fā)電位對體感刺激的響應(yīng)，考察了刺激對海馬CA1區(qū)的作用效果;并且建立了包含體感輸入和局部抑制回路的CA1區(qū)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，利用計算機仿真驗證了動物實驗結(jié)果的產(chǎn)生機制;最后對海馬中體感信息的處理與編碼進行了探討。
　　

3、本文的主要研究結(jié)果如下:
　　(1)體感刺激對大鼠海馬CA1區(qū)的主神經(jīng)元活動具有抑制作用
　　在夾尾的體感刺激作用下，CA1區(qū)的場電位變成以θ節(jié)律為主要功率成分，同時伴隨有不一致的MUA響應(yīng)（發(fā)放減少或者不變）;其中，錐體細胞的鋒電位發(fā)放頻率減小，中間神經(jīng)元的發(fā)放頻率增加;錐體細胞爆發(fā)式發(fā)放頻率減小，每個爆發(fā)式發(fā)放所包含的鋒電位數(shù)量無明顯變化;Schaffer側(cè)支上施加正向脈沖刺激所誘發(fā)的CA1區(qū)群峰電位的幅值顯著減小;CA

4、1區(qū)的MUA、錐體細胞的發(fā)放對重復(fù)體感刺激產(chǎn)生了適應(yīng)性現(xiàn)象(adaptation)。這些結(jié)果表明體感刺激對海馬CA1區(qū)，尤其是錐體細胞興奮性有明顯的抑制作用。
　　(2)數(shù)學(xué)模型的仿真結(jié)果表明體感刺激可以增強海馬CA1區(qū)局部抑制性回路的作用
　　利用NEURON軟件建立CA1區(qū)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以研究海馬對體感刺激響應(yīng)的機制。模型的仿真結(jié)果與動物實驗的結(jié)果一致，證明了體感刺激后CA1區(qū)錐體細胞興奮性降低是中間神經(jīng)元通過局部抑制回

5、路作用的結(jié)果，其中前饋抑制回路和反饋抑制回路共同發(fā)揮作用，但以前饋抑制回路的作用為主導(dǎo)。為了進一步考察這種抑制作用是否能夠用于控制異常的神經(jīng)活動，我們還仿真了體感刺激對于過度興奮狀態(tài)下（癲癇發(fā)作時）錐體細胞興奮性的影響，結(jié)果表明體感刺激可以減弱單側(cè)顳葉癲癇活動，但無法減弱雙側(cè)顳葉癲癇活動。
　　(3)鋒電位與場電位之間的相位鎖定可能是CA1區(qū)編碼體感信息的方式
　　本文利用Rayleigh檢驗分析了神經(jīng)元鋒電位與場電位θ節(jié)律

6、之間的時間相關(guān)性，揭示了一種可能的CA1區(qū)對體感信息編碼的方式。研究結(jié)果表明:夾尾刺激前，少部分神經(jīng)元(3/22)展現(xiàn)出與θ節(jié)律周期相位鎖定的特性;夾尾刺激作用下，呈現(xiàn)相位鎖定特性的神經(jīng)元數(shù)量顯著增加(10/22)，其鋒電位發(fā)放集中在θ節(jié)律周期的負相位附近。
　　總之，本文結(jié)合了大鼠在體實驗記錄和建模仿真兩種研究方法，考察了海馬CA1區(qū)神經(jīng)活動對體感刺激的響應(yīng)，證明了體感刺激的抑制性作用，并且表明這種作用的內(nèi)在機制是中間神經(jīng)元通過