触须自然刺激诱发的桶状皮层反应可塑性及其机制

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1、浙江大学医学院硕士学位论文触须自然刺激诱发的桶状皮层反应可塑性及其机制姓名：黄明德申请学位级别：硕士专业：神经生物学指导教师：段树民;虞燕琴20100101浙江人学硕I：学位论文中义摘要触须自然刺激诱发的桶状皮层反应可塑性及其机制浙江大学医学院：硕士研究生：导师：神经生物学黄明德段树民教授虞燕琴副教授中文摘要背景和目的：1970年Woolsey和VanderLoos定义了桶状皮层(barrelcortex，BC)。BC作为初级感觉皮层(sI)中的一个主要部分，其第1v层中每个barrel-与啮齿类动物的面部须触须具有一一对应性，每个bar

2、rel的神经元主要接受来自对应一根主要触须的传入信息，并产生诱发反应。目前对BC的研究主要集中在各种触须刺激方式下的皮层代表区的分析以及离体情况下电刺激丘脑引起BC诱发反应的突触可塑性或者在体经验依赖性的突触可塑性研究。在在体情况下，不同频率的触须自然刺激是否会引起BC对触须反应的可塑性变化及其机制如何，却没有报道。鉴于频率对于大小鼠的触须探索行为是一个非常重要的参数，而以往的突触可塑性的诱发条件都是采用电刺激，故本实验主要研究在体情况下，不同频率的触须自然刺激是否会引起BC对触须反应的可塑性变化及其可能的机制。实验方法：研究对象为Spr

3、ague-Dawley(SD)大鼠，雌雄不拘，2209-2809，20％乌拉坦(o．8ml／1009)腹腔注射麻醉后，固定于脑立体定位仪上。记录电极位置为：P：1．8—2．5mm，LR：5．5mm，H：0．8—0．9mm。触须刺激由电刺激器控制气泵产生气流，由玻璃微电极导出，气流方向由触须的正下方垂直于触须，一般引起H浙江人学硕l：学位论文中文摘要的触须振动为～lmm。当找到对应的主反应触须(principlewhisker，PW)后，记录单刺激诱发的皮层反应以及当不同频率(100Hzls／50Hzlos／50Hz2s／20Hz30s／2

4、0Hz5s／5Hzlomin)条件刺激后的该诱发反应的可塑性变化。脑内微量注射容量为1pI，匀速注射3．5min。触须剥夺试验中，无论SD大鼠或ICR小鼠，我们对出生后第一周进行右侧触须齐根剪掉，连续7天。正常对照组只对右侧进行模拟剪须行为，但不真正剪须。一周后让触须正常生长至成年，ICR／]"鼠心脏灌流后取出大脑组织，进行细胞色素氧化酶组化反应，镜下观察左右两侧大脑桶状皮层的结构差异。结果：1．自然刺激下触须诱发反应在不同频率的条件刺激所产生的可塑性变化不同。在高频lOOHzls、50Hzlos和50Hz2s作为条件刺激时呈现出突触长时

5、程增强(LTP)现象，且频率越高其LTP越显著；而在低频5Hzlomin席0激时诱发反应呈现出突触长时程抑制(LTD)现象，这种变化的持续时间均超过lh。20Hz条件刺激时诱发反应的可塑性变化不明显。2．在BC第1V层微量注射APV(2-amino．5一phosphonovalerate，NMDA受体选择性拮抗剂，200mM，191)后，使其发挥稳定作用后，再给予100Hzls或5Hzlomin的条件刺激，前后由相同测试刺激所诱发反应的可塑性变化明显减小了。3．在BC第1V层微量注射KN．62(1-IN，O-bis(5-isoquino—

6、linesulfonyl)一N-methyl一一tyrosyl]一4-phenylpiperazine，CaMKII的选择性抑制剂，5mM，ll-d)，使其发挥稳定作用后，再给予100Hzls的条件刺激，诱发反应的可塑性变化也明显减小了。4．对出生后第一周进行右侧触须剥夺，1w后让其自由生长至需要体重的SD大鼠，当给予100Hzls条件刺激之后，其诱发反应的可塑性增强比正常大鼠要明显减小；而给予低频(5Hzlomin)条件刺激之后，诱发反应的长时程降低与正常对照组也明显减弱。5．KYN的作用时间为40．90min，在BC第1v层微量注射K

7、YN(kynurenicacid，广谱离子型谷氨酸受体拮抗剂，10mM，1p1)30min后，给予100Hzls条件刺激之后的反应幅度并未较KYN给药前的诱发反应有明显的增加。III浙江人学硕．I：学位论文中文摘要结论：在体自然刺激能引起触须的诱发反应的可塑性变化，并与给予的条件刺激频率具有一定的相关性，高频诱导出L1曙，低频诱导出LTD；出生后第一周对SD大鼠的感觉皮层的发育及其可塑性具有重要的作用；这种突触可塑性变化可能发生在皮层，可能与不同频率时，皮层I雏／NMDA受体的激活状态有关，caMKII可能参与其机制。w关鳝觑桶状皮层；主

8、反应触须；自然刺激；长时程增强；突触可塑性浙江人学硕．I二学位论义英文摘要ThePlasticityofEvokedResponsesofBarrelcortexbyNaturalStimul