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

1、感覺信號(hào)的處理一直是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，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(hào)，并將其按某種模式編碼，以便信息在大腦中的傳播和儲(chǔ)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(dòng)（multiple unit activity，MUA）發(fā)生變化，但其對(duì)CA1區(qū)具體的作用效果和機(jī)制并不明確。由于對(duì)體感信息的處理與動(dòng)物的生存和活動(dòng)

2、息息相關(guān)，因此研究體感信息在海馬區(qū)中的信號(hào)響應(yīng)和處理機(jī)制具有重要意義。
　　本文通過對(duì)麻醉大鼠施加夾尾刺激，利用記錄位點(diǎn)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(dòng)信號(hào)。主要研究了場(chǎng)電位、鋒電位以及正向誘發(fā)電位對(duì)體感刺激的響應(yīng)，考察了刺激對(duì)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(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果的產(chǎn)生機(jī)制;最后對(duì)海馬中體感信息的處理與編碼進(jìn)行了探討。
　　

3、本文的主要研究結(jié)果如下:
　　(1)體感刺激對(duì)大鼠海馬CA1區(qū)的主神經(jīng)元活動(dòng)具有抑制作用
　　在夾尾的體感刺激作用下，CA1區(qū)的場(chǎng)電位變成以θ節(jié)律為主要功率成分，同時(shí)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(xì)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(xì)胞爆發(fā)式發(fā)放頻率減小，每個(gè)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(xì)胞的發(fā)放對(duì)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(duì)海馬CA1區(qū)，尤其是錐體細(xì)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(qiáng)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(duì)體感刺激響應(yīng)的機(jī)制。模型的仿真結(jié)果與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一致，證明了體感刺激后CA1區(qū)錐體細(xì)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(jìn)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(dòng)，我們還仿真了體感刺激對(duì)于過度興奮狀態(tài)下（癲癇發(fā)作時(shí)）錐體細(xì)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(dòng)，但無法減弱雙側(cè)顳葉癲癇活動(dòng)。
　　(3)鋒電位與場(chǎng)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(yàn)分析了神經(jīng)元鋒電位與場(chǎng)電位θ節(jié)律

6、之間的時(shí)間相關(guān)性，揭示了一種可能的CA1區(qū)對(duì)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(fù)相位附近。
　　總之，本文結(jié)合了大鼠在體實(shí)驗(yàn)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(dòng)對(duì)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(jī)制是中間神經(jīng)元通過