锥体神经元的连接模式对突触后局部电位的依赖

脑皮层的功能连接模式与突触可塑性密切相关,受突触空间分布和刺激模式等多种因素的影响。尽管越来越多的证据表明突触可塑性不仅受突触后动作电位而且还受突触后局部树突电位的影响,但是目前尚不清楚神经元的功能连接模式是否和怎样依赖于突触后局部电位的。为此,本文建立了一个无需硬边界设置的、突触后局部膜电位依赖的可塑性模型。该模型具有突触强度的自平衡能力并且能够再现多种突触可塑性实验结果。基于该模型对两个锥体神经元的功能连接模式进行仿真的结果表明,当突触后局部电位都处于亚阈值时两个神经元无功能连接,如果一个神经元的突触后膜电位高于阈值电位则产生向该神经元的单向连接,当两个神经元的突触后膜电位都超过阈值电位时则产生双向连接,说明突触后局部膜电位分布是神经元功能连接模式形成的关键。研究结果加深了神经网络连接模式形成机制的理解,对学习和记忆的研究具有重要意义。     

突触后细胞电活动促进突触发育的条件

突触在发育过程中体现出极大的可塑性,突触的简单形式：神经肌肉接点（Ｎｅｕｒｏｍｕｓｃｕｌａｒｊｕｎｃｔｉｏｎ,ＮＭＪ）在发育中的自发电活动的规率性变化常用来代征其突触塑造发育的程度．利用膜片钳技术对爪蟾胚胎ＮＭＪ突触后肌肉细胞进行全细胞电流钳制,并施予高频阈上电刺激可诱发ＮＭＪ处自发电活动的增强。深入的研究表明这种增强来自反复的去极化过程而不是单纯的膜电位升高;这种增强只有在施予电刺激的数目,频率,幅度到达一定程度才能诱发;Ｃｄ２＋胞外灌流实验提示Ｃａ２＋在肌细胞内的激增与这种增强有关。     

非NMDA受体参与双相呼气和吸气神经元电活动的调节

在新生大鼠延髓脑片上同步记录舌下神经根和双相呼气神经元／吸气神经元单位的放电活动,并在灌流的改良Kredbs液中先后加以非NMDA受体的激动剂KA和拮抗剂DNQX,观察对神经元单位放电的影响,以进一步探讨非NMDA受体在对双相呼气神经元之间交互兴奋和吸气神经元兴奋性突触输入中的作用,结果表明,使用非NMDA受体激动剂KA以后,双相呼气神经元的放电频率和蜂频率都明显增大,吸气神经元中期放电的频率和非NMDA受体激动剂KA以后,双相呼气神经元的放电频率和峰频率都明显增大,吸气神经元中期放电的频率和峰频率也显著增大,而早期和晚期放电的频率无明显改变,用相应拮抗剂以后,上述效应明显被抑制,结果提示,非NMDA受体参与了双相呼气神经元之间的交互兴奋作用,并且也介导了吸气神经元的兴奋性突触输入／     

大麻素CB1受体对大鼠视网膜神经节细胞诱发动作电位的作用(英文)

激活大麻素CB1受体(CB1Rs)通过调控多种离子通道,从而调节脊椎动物视网膜的功能。本文旨在利用膜片钳全细胞记录技术,在大鼠视网膜薄片上研究CB1Rs对神经节细胞兴奋性的作用。结果显示,在电流钳制状态下,灌流CB1R激动剂WIN55212-2(WIN,5μmol/L)对神经节细胞的自发动作电位发放频率和静息膜电位均没有显著影响。在灌流液中加入CNQX,D-APV,bicuculline和strychnine以阻断神经节细胞的兴奋性和抑制性输入,灌流5μmol/L WIN对正向电流注入(+10pA到+100pA)诱发的动作电位的频率也没有显著影响。位相分析结果显示,触发动作电位的阈值电位和触发第一个动作电位的延迟时间在加入WIN前后也没有显著改变;然而,WIN显著降低动作电位的上升和下降相速率(±dV/dtmax),而且该作用可被CB1R拮抗剂SR141716所阻断。此外,在阻断突触输入的情况下,WIN对神经节细胞的膜电位也没有显著影响。以上结果提示,激活大麻素CB1Rs通过调控诱发动作电位,从而调节大鼠视网膜神经节细胞的兴奋性。     

非洲爪蟾顶盖神经元的抑制性微突触后电流频率和振幅的电压依赖性

采用全细胞记录膜片钳技术,研究非洲爪蟾脑片视顶盖神经元微突触后电流（miniature inhibitory postsynaptic current,mIPSC）频率和振幅对电压依赖关系。观察到以下结果：（1）当通过改变记录电极内的DC电流,将神经元的膜电位从静息电位逐步（每步10mV的增量）去极化或超极化时,mIPSC的频率和,或振幅分别升高或降低。随着膜电位的去极化,mIPSC的频率逐渐升高;当钳位电压升至＋10mV时,mIPSC的频率达到最高值。（2）当神经元去极化时,振幅仅轻微升高。膜电位去极化达到-30mV或-40mV时,mIPSC的振幅最大：进一步去极化,振幅反而下降。另外,在膜电位去极化至-20mV和＋10mV之间时,可记录到大的mIPSC。（3）在无Ca^2＋浸浴液中,mIPSC的频率和振幅也随膜电位的去极化而逐步增高,但频率的增高幅度远不如在生理盐水浸浴中增高幅度明显。（4）当浸浴液中[K＋]0增高时,mIPSC的频率明显降低,而振幅轻微降低。当细胞外[K^＋]。浓度升高超过20mmol／L时,神经元产生明显的缓慢内向或外向膜电流。mIPSC频率和振幅与膜电位存在依赖性的可能机制在文中作了简短的讨论。     

短时程突触可塑性研究概况

突触可塑性是神经系统所具有的重要特征,也是神经系统实现其功能的重要保障。按照持续的时间划分,突触可塑性可分为短时程突触可塑性和长时程突触可塑性。短时程突触可塑性包括短时程增强和短时程压抑两种类型。与长时程突触可塑性不同,短时程突触可塑性的产生主要依赖于神经递质释放概率的变化,其往往决定神经回路的信息处理和反应模式,不仅直接参与了对输入信号的识别和处理,而且还可对长时程突触可塑性的表达产生重要影响。     

利用嗜神经病毒跨突触追踪神经网络研究进展

解析大脑神经网络的连接图谱是认识大脑功能的前提。发展追踪大脑神经环路结构的技术,已成为神经科学研究中的迫切需求。基于嗜神经病毒发展而来的跨突触追踪技术,是揭示大脑神经网络结构的最有效手段,也是神经科学研究中发展十分迅速的领域。不同的嗜神经病毒类型或毒株,都有其独特的分子生物学特性、跨突触标记特性、改造方式。通过使用遗传重组改造的嗜神经病毒追踪神经环路,可以获得特定区域或特定类型神经元多级输出网络、输入网络及单级输入或输出网络。主要介绍神经科学研究中常用的神经病毒及相关的辅助工具病毒特性,及嗜神经病毒介导的各种神经回路标记技术。     

中枢神经系统内神经元信号处理(英文)

一种新颖的轴突断端(axon bleb)膜片钳记录方法大力促进了中枢神经系统轴突功能的研究。我们的工作应用这一方法揭示了大脑皮层锥体神经元的数码信号(具全或无特性的动作电位)的爆发和传播机制。在轴突始段(axon initial segment,AIS)远端高密度聚集的低阈值Na+通道亚型Nav1.6决定动作电位的爆发;而在AIS近端高密度聚集的高阈值Na+通道亚型Nav1.2促进动作电位向胞体和树突的反向传播。应用胞体和轴突的同时记录,我们发现胞体阈下膜电位的变化可以在轴突上传播较长的距离并可到达那些离胞体较近的突触前终末。进一步的研究证明了胞体膜电位的变化调控动作电位触发的突触传递,该膜电位依赖的突触传递是一种模拟式的信号传递。轴突上一类特殊K+通道(Kv1)的活动调制动作电位的波形,特别是其波宽,从而调控各种突触前膜电位水平下突触强度的变化。突触前终末的背景Ca2+浓度也可能参与模拟信号的传递。这些发现深化了我们对中枢神经系统内神经信号处理基本原理的认识,进而帮助我们理解脑如何工作。     

细胞外Ca2+对爪蟾脑片神经元微抑制性突触后电流的调制

应用盲法膜片钳全细胞记录技术,以爪蟾视顶盖神经元微抑制性突触后电流(miniature inhibitory postsyn-aptic currents,mIPSCs)为指标,观察了细胞外Ca^2 对爪蟾脑片神经元突触后mIPSC的调制。结果表明：用细胞外无钙或无钙含乙二醇双乙胺醚-N,N′-四乙酸(EGTA)(200nmol／L—2mmol／L)溶液灌流,均可使mIPSCs的发放频率降低;非特异性钙离子拮抗剂氯化铬(100μmol／L)也可使mIPSCs的频率降低;内质网钙泵抑制剂thapsigargin(TG)以及内质网ryanodine受体(RyR)激动剂ryanodine均可使mIPSCs频率升高,内质网RyR拮抗剂普鲁卡因则可降低mIPSCs的频率;磷脂酶C抑制剂U73122也可降低mIPSCs的频率,对三磷酸肌醇(inositol 1,4,5-triphosphate,IP3)水平有抑制作用的咖啡因亦可显著地降低mIPSCs,甚至完全抑制mIPSCs。从而表明：对突触前神经元及其末梢,细胞外钙离子可通过细胞膜上的钙通道进入细胞内,使细胞内钙浓度升高,突触前神经末梢释放出更多的神经递质。进而可能使突触后mIPSCs的频率增加;突触前细胞内钙储池上的Rya和IP3R均可介导钙从其中释放,并也可使突触前细胞内的钙离子浓度升高,进而可能使突触后mIPSCs的发放频率增加。     

蟾蜍脊神经节神经元对外周重复刺激的反应

本工作用细胞内记录技术,研究并分析了蟾蜍离体脊神经节神经元对重复刺激其外周突(坐骨神经)的反应。所记录的66个神经元的传导速度,刺激阈值和静息膜电位分別为5.3—20.0m/s,0.02—0.10mA 和-50—-80mV。随着重复刺激频率的增加,脊神经节神经元的细胞内动作电位进行性地出现潜伏期动摇或延迟、振幅降低、后超极化减弱和时程延长。与此同时,锋电位分解成 S、NM 和 M 三种亚波成分,并进而出现脱失。S、NM 和 M 成分对刺激频率的跟随能力为 S相似文献   

大鼠初级传入纤维与脊髓背角神经元间的动作电序列的突触传递

外周感觉神经元通过动作电位序列对信号进行编码,这些动作电位序列经过突触传递最终到达脑部。但是各种脉冲序列如何通过神经元之间的化学突触进行传递依然是一个悬而未决的问题。研究了初级传入A6纤维与背角神经元之间各种动作电位序列的突触传递过程。用于刺激的规则,周期、随机脉冲序列由短簇脉冲或单个脉冲构成。定义“事件”(event)为峰峰问期(intefspike interval)小于或等于规定阈值的最长动作电位串,然后从脉冲序列中提取事件间间期(interevent interval,IEI)。用时间,IEI图与回归映射的方法分析IEI序列,结果表明在突触后输出脉冲序列中可以检测到突触前脉冲序列的主要时间结构特征,特别是在短簇脉冲作为刺激单位时。通过计算输入与输出脉冲序列的互信息,发现短簇脉冲可以更可靠地跨突触传递由输入序列携带的神经信息。这些结果表明外周输入脉冲序列的主要时间结构特征可以跨突触传递,在突触传递神经信息的过程中短簇脉冲更为有效。这一研究在从突触传递角度探索神经信息编码方面迈出了一步。     

硝苯吡啶对腹腔神经节突触传递的阻断作用

本文应用细胞内记录技术,观察了钙通道阻滞剂硝苯吡啶（nifedipine)对离体豚鼠腹腔神经节突触传递的影响,硝苯吡啶（0.1-10umol/L)不影响所检细胞的静息膜电位,膜电阻及细胞内刺激引起的动作电位,但能显著阻断N-型胆碱能的突触传递,并且这种作用可被低钙模拟、高钙拮抗,硝苯吡啶（10umol/L)也不影响突触后膜对乙酰胆碱（ACh)的敏感性;但在高钾克氏液中,能减少微小兴奋性突触后电位（mEPSPs)的频率;在低钙和高镁克氏液中,能减少量子含量,而对量子大小无影响。结果表明,治疗量的硝苯吡啶(0.1umol/L)通过阻滞突触前膜钙内流及ACh的量子性释放,产生突触阻断作用。这可能是硝苯吡啶降压机理的一个组成部分。     

神经递质释放的分子机制

大脑中的神经细胞主要依赖神经突触进行细胞间信息传递。神经递质从突触前释放到突触间隙中,将电信号转换为化学信号。释放的递质与突触后的相应受体结合,引起受体通道的打开再将化学信号转换为突触后电信号。到目前为止,对SNARE复合体介导的钙离子触发的神经递质释放分子机制已经有了深入理解,囊泡融合的基本模型也得到了广泛认可,但仍有问题没有解决。该文对近年来与神经递质释放分子机制相关的研究作一综述,以期为递质释放过程中重要分子的深入解析提供理论依据。     

秋水仙素对大鼠神经肌肉接头传递的作用

在不均匀牵拉法固定的离体大鼠膈神经膈肌标本上,用秋水仙素探讨了突触后膜的微管在神经肌肉接头乙酰胆碱受体兴奋中的作用。秋水仙素使小终板电位的幅度下降;使串刺激(10Hz,50Hz)诱发的平均终板电位幅度和平均量子含量减少;并使有神经支配的膈肌终板区乙酰胆碱电位幅度降低;但不影响膜电位、小终板电位的频率及终板电位和乙酰胆碱电位的时程。结果表明该药对神经肌肉接头乙酰胆碱受体的兴奋有抑制作用。而其同分异构体光化秋水仙素则无此作用。据此本文提出突触后膜下的微管可能参与神经肌肉接头乙酰胆碱受体的反应过程。     

脑电事件相关去同步化和同步化的神经元群模型

利用基于丘脑-皮层网络的神经元群模型,研究被试者在某种认知状态下脑功能区的连接状态。模型包括三个模块,分别对应脑电头皮电极C3、Cz、C4记录的三个皮质区。模型外部输入包括用高斯白噪声表示的上行传入感受器信号、用直流偏移表示的皮质对丘脑的兴奋性输入、用指数衰减表示的来自脑千和前脑基底神经元的调制信号。模型输出的兴奋性神经元群的平均膜电位反映脑电记录的局部电位。改变模型输入,进行多次仿真试验并进行线性和非线性分析。研究结果显示：仿真输出信号的alpha频带功率谱有与实际脑机接口实验一致的事件相关去同步化和同步化现象;模型中功能相近的区域间有更强的耦合,随着耦合强度的增加,输出信号间的相关性和同步性均增加。     

“癫痫”线虫解析突触维持新机制

正突触是神经元与其靶细胞之间形成的执行信号传递功能的特化结构,由信号输出的突触前膜(通常位于轴突)和信号输入的突触后膜(通常位于树突)组成.高等动物的突触浸润于复杂的微环境当中并受其影响.例如,在中枢神经系统中,神经胶质细胞,尤其是星形胶质细胞和小胶质细胞,可通过释放多种因子以及直接的细胞-细胞接触,来调控突触的形成和功能.低等生物秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)虽然没有发达的神经胶质细胞体系,但其神     

GABA_A和GABA_B受体介导的蟾蜍背根神经节神经元胞体膜反应

实验在蟾蜍离体背根神经节(DRG)标本进行细胞内记录。浴槽滴加10~(-4)-10~(-3)mol/LGABA引起膜电位改变如下:(1)去极化(79/100);(2)双相反应;先为去极化,继后为超极化(10/100);(3)无反应(11/100)。以上去极化反应均可为荷包牡丹碱所阻断。GABA-去极化时膜电导增加,逆转电位值为-15——25mV。低Cl~-和高Cl~-任氏液分别使GABA-去极化反应增大和减小。10~(-4)mol/Lbaclofen不引起膜电位改变。在GABA-去极化期间,观察到大部分细胞的动作电位时程(ApD)缩短。ApD的此种变化可为baclofen所模拟,但不为荷包牡丹碱所阻断。结果提示:蟾蜍DRG神经元胞体膜有GABA_A和GABA_B受体共存,前者介导膜电位的改变,后者介导ApD的缩短。本文并联系到初级传入终末的突触前抑制的产生机制进行了讨论。     

神经元兴奋性的细胞周围调制

突触传递的调制对脑功能有十分重要的作用,以往也有不少讨论,但对神经元兴奋性的调制,尤其细胞周围兴奋性的调制则讨论较少。所谓神经元兴奋性的细胞周围调制,意指对非突触部位神经元膜电位的调制。近来,由于许多新现象的发现,使得神经元兴奋性的细胞周围调制的重要性更加显露。神经元的细胞周围调制可以在以下几种情况下发生:通过突触外区受体的张力性抑制或兴奋,邻近细胞分泌的旁分泌性作用,来自血液循环的激素的作用。神经元兴奋性细胞周围调制的意义不可小觑,它可能与许多重要脑功能有直接关系,例如,脑功能状态(如觉醒和睡眠)的维持和转变,模糊、混沌的内态感(feeling)的产生;而这些又往往是许多神经及神智(mental)疾病的特征性表现和症状。     

细胞静息膜电位的测量

实验表明,大细胞表面积与体积的比率是相当大的,以至于离子梯度的下降是极为缓慢的。即使代谢类毒物阻断了依赖ATP的能量代谢,静息膜电位也能维持相当长的时间,这表明依赖ATP的泵不是维持膜电位的直接能源。例如,应用地高辛(cardiac glycol— side)来抑制枪鸟贼巨轴突膜上的Na—K泵,细胞膜电     

吗啡对大鼠海马神经元突触传递的作用及机制探讨

目的 :从离子通道角度研究吗啡对中枢神经系统兴奋性及抑制性突触传递的作用并探讨其机制。方法 :　原代培养新生Wistar大鼠的海马神经元。采用膜片钳技术研究吗啡对其兴奋性及抑制性突触后电流及谷氨酸诱发电流的影响。结果 :①吗啡可明显增强海马神经元兴奋性突触传递 ,加吗啡后自发兴奋性突触后电流 (sEPSC)的发放频率增加了 ( 2 0 7.8± 2 0 .9) %。此作用可被阿片受体阻断剂纳洛酮阻断 (P <0 .0 1) ;②吗啡对微小兴奋性突触后电流 (mEPSC)的发放频率及谷氨酸诱发电流的幅度没有明显影响 (P >0 .0 5 ) ;③吗啡可明显抑制神经元自发抑制性突触后电流 (sIPSC) ,纳洛酮可拮抗吗啡作用 (n =13 ,P <0 .0 1)。结论 :实验结果提示吗啡对海马神经元的兴奋作用不是由于吗啡直接作用于兴奋性氨基酸—谷氨酸突触传递过程 ,而是可能由于抑制了抑制性中间神经元 ,间接产生的兴奋作用。