5,7-双羟色胺侧脑室注射对大鼠内侧前额叶皮层神经元兴奋性的影响

本研究采用在体细胞外记录的方法,探讨了双侧侧脑室注射5,7-双羟色胺(5,7-dihydroxytryptamine,5,7-DHT)损毁大鼠脑内5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)神经元后,内侧前额叶皮层(medial prefrontal cortex,m PFC)锥体和中间神经元兴奋性的变化。实验结果显示:5,7-DHT注射到双侧侧脑室后第2周,m PFC和中缝背核内的5-HT水平较正常组显著下降。m PFC的锥体神经元的放电频率与正常组相比明显升高,爆发式放电显著增多,而中间神经元的平均放电频率显著降低,放电形式趋向不规则活动。结果提示5-HT能递质系统对m PFC神经元活动具有重要的调节作用。     

皮层抑制对大鼠丘脑底核自发放电的影响

目的:观察皮层抑制对正常及帕金森病(PD)大鼠丘脑底核(STN)神经元自发放电的影响。方法:采用玻璃微电极细胞外记录法,观察正常和PD大鼠STN神经元的放电活动及脑内微量注射KCl后,两组大鼠STN神经元放电频率的变化。结果:对照组和PD组大鼠STN神经元放电频率分别为(9.78±0.71)Hz和(23.81±1.08)Hz,PD组大鼠放电频率显著高于对照组(P<0.01),且呈爆发式放电的神经元比例明显高于对照组(P<0.05)。皮层注射KCl后,经过较长的潜伏期,两组大鼠STN神经元放电频率均明显降低,后缓慢恢复。结论:PD大鼠STN神经元放电频率增高,爆发式放电增多,而抑制皮层可使这种异常放电得到改善,提示皮层兴奋性的改变可能是PD中STN活动增强的另一个诱因。     

电刺激大鼠右后背海马诱导前背海马神经网络癫痫样电活动

本文旨在探讨单侧海马(hippocampus,HPC)内神经网络与HPC癫痫发生的关系及其细胞机制。实验在45只SSprague-Dawley大鼠上完成。急性强直电刺激大鼠右侧后背HPC CAl基树突区(acute tetanizatio of the posterior dorsal hippocampus,ATPDH;60Hz,2s,0.4-0.6mA)诱发HPC癫痫模型,同步记录同侧前背HPC CAl顶树突区单位放电和基树突区深部电图。结果,ATPDH可以沿长铀向前1．8mm处对前背MIC神经网络产生下述效应：(1)同步或非同步原发性单位与深部电图后放电,在同步性后放电锁时(time-lock)关系明显。非同步性后放电的深部电图癫痫样电活动具有宽频带特征(5-90Hz);(2)原发性单位后放-后抑制效应可以引发低频原发性电图后放电,长时程爆发式单位放电可以诱发高频原发性电图后放电;(3)短束原发性电图后放电也可以诱发原发性单位后放电;(4)原发性电图后放电和神经元单位放电的抑制效应具有明显可塑性特征。以上结果提示,重复施加ATPDH可以引起前背HPC癫痫相关性病理生理性神经网络的重建;而单个神经元与神经网络的异常电活动之间具有明显的互动作用和突触传递可塑性特征;沿HPC长铀内在抑制性通路的过度活动也可以诱发电图癫痫样电活动,导致HPC网络癫痫的发生。     

酸中毒和ASIC1a在复发性癫痫引起的树突棘重塑中的作用

复发性癫痫诱导慢性树突棘重塑对癫痫发生、终止和长期认知变化很关键,但是调控树突棘重塑的机制并不十分清楚。研究表明,癫痫发作时细胞外[H+]i增加导致组织酸中毒,激活酸敏感离子通道(acid-sensing ion channels,ASICs),引起慢性树突棘重塑。现总结酸中毒和酸敏感离子通道亚型ASIC1a在复发性癫痫引起的树突棘重塑中的作用,重点分析了酸中毒过程的时空变化对痫样放电和树突棘重塑可能的影响,以及酸中毒与ASIC1a在兴奋性和抑制性神经元的功能表达之间的关系,认为ASIC1a可能通过不同机制介导酸中毒在癫痫发生和持续阶段对树突棘的影响。未来研究需要进一步探索癫痫引起的慢性神经元结构和功能改变,阐明酸中毒和ASIC1a在癫痫及其引起的树突棘缺失中的作用。     

电刺激右后背海马诱导双侧前背海马网络癫痫

目的 :急性强直电刺激右侧后背HPC诱导双侧HPC癫痫电网络形成的细胞机制。方法 :强直电刺激 (6 0Hz,2s,0 .4～ 0 .6mA)大鼠右后背HPCCA1基树突区 ,每隔 10min刺激一次 ,施加 10个刺激串。结果 :①分别抑制双侧CA1神经元单位放电频率 ,对侧的抑制效应更明显 (对侧 :6 2 .94 %± 3.6 8% ;同侧 :36 .6 1%± 3.14 % ,P <0 .0 1) ,出现抑制后爆发式放电。随着刺激串数的增加 ,抑制作用逐渐减弱。②同步原发性网络和单位后放电 ,以同侧CA1多见 (P<0 .0 1)。③ 90Hz或 12 0Hz原发性或继发性网络后放电仅仅累及同侧CA1。④对侧CA3基树突区网络与下托神经元单位放电出现同步继发性后放电 ,反复发作 ,持续约数小时。结论 :电刺激诱导的对侧HPC抑制后爆发式放电和长时程、反复发作的网络与单个神经元同步继发性后放电可能是跨半球癫痫网络形成的重要表现形式。     

帕金森病大鼠中缝背核5-羟色胺能神经元放电频率和放电形式的变化

实验采用玻璃微电极细胞外记录法, 观察了帕金森病(Parkinson’s disease, PD)大鼠中缝背核(dorsal raphe nucleus, DRN)5- 羟色胺(5-hydroxytrypamine, 5-HT)能神经元电活动的变化。结果发现, 对照组和 PD 组大鼠 DRN 中 5-HT 能神经元的放电频率分别为(1.61 ±0.56) Hz 和(2.61 ±1.97) Hz, PD 组大鼠的放电频率显著高于对照组(P<0.05)。在对照组大鼠, 79% 的神经元呈现规则放电, 21% 为爆发式放电;在 PD 组大鼠,具有规则、不规则和爆发式放电的神经元比例分别为 36%、16% 和47%, 爆发式放电的 5-HT 能神经元比例明显高于对照组(P<0.05)。结果表明,帕金森病大鼠 DRN 中 5-HT 能神经元的放电频率增高, 且爆发式放电增多。     

TrkB受体依赖的PV神经元调控小鼠视觉方位辨别能力的机制

神经营养因子-酪氨酸受体激酶B （tyrosine receptor kinase B,TrkB）信号通路在调控初级视皮层（primary visual cortex,V1）兴奋与抑制平衡上发挥着重要的作用,以往的研究揭示了其通过增加兴奋性传递效率来调控皮层兴奋性水平的机制,却并未阐明TrkB受体如何通过抑制系统来调控兴奋与抑制平衡,进而影响视觉皮层功能。为了探讨TrkB信号通路如何特异性地调控最主要的抑制性神经元——PV神经元进而对小鼠视觉皮层功能产生影响,本研究通过病毒特异性地降低V1区的PV神经元上TrkB受体的表达水平,并通过在体多通道电生理手段记录初级视皮层抑制性与兴奋性神经元功能变化,通过行为学实验测试小鼠的方位辨别能力改变。结果表明,初级视觉皮层中的PV抑制性神经元上的TrkB受体表达减少会显著增加兴奋性神经元的反应强度,减弱抑制性神经元与兴奋性神经元的方位辨别能力,增加二者的信噪比,但是小鼠个体水平的方位辨别能力出现下降。这些结果说明,TrkB信号通路并非单纯通过增加靶向PV神经元的兴奋性传递来调控PV神经元的功能,其对神经元信噪比的影响也并非由于抑制系统的增强所致。     

幼年小鼠初级听皮层第V层锥体神经元持续性放电与毒蕈碱受体亚型关系

激活胆碱能受体结合去极化电流诱导产生的持续性放电(persistent activity,PA)是神经元产生可塑性的一种特征表现。小鼠初级听皮层(primary auditory cortex,AI)神经元PA的产生与毒蕈碱受体(即M型受体)密切相关,但其涉及的毒蕈碱受体亚型尚不清楚。本研究采用离体脑片全细胞膜片钳技术结合药理学方法,探讨幼年小鼠AI第V层锥体神经元PA与毒蕈碱受体亚型之间的关系。结果显示,激活胆碱能受体并同时注入去极化电流可诱导锥体神经元产生PA。M1、M2和M3受体拮抗剂分别能阻断PA的产生,而M4受体拮抗剂对PA的产生没有影响。该结果表明M1、M2和M3毒蕈碱受体均参与幼年小鼠AI第V层锥体神经元PA的形成,而M4毒蕈碱受体不参与PA的形成。     

外源性锌离子对大鼠海马切片癫痫样放电的起源、传播与频率特性的调节作用

本研究采用多电极记录技术,在离体条件下研究外源性锌离子(Zn2+)对无镁人工脑脊液诱导的Sprague-Dawley大鼠海马切片癫痫样放电的起源、传播与频率特性的调节作用。结果表明:1μmol/L和100μmol/L的Zn2+作用于海马切片,不改变海马切片上癫痫样放电的起始位置,但能够降低癫痫样放电顺行和逆行两个方向的传播速度,并改变癫痫样放电不同频率范围成分所占的比例。以上结果提示,1μmol/L和100μmol/L的Zn2+可以对海马切片上的癫痫样放电起到调节作用,减慢癫痫样放电在网络中的传播速度,同时,可能对神经元放电活动起到去同步化的作用。     

高频电刺激对大鼠海马脑片癫痫样放电特性影响的研究

本文采用电极阵列检测技术,在大鼠海马脑切片上诱导出稳定的癫痫样放电,分析、研究130 Hz的高频电刺激(high-frequency stimulation,HFS) CA3区时,海马切片在癫痫发作间期放电(inter-ictal discharges,IID)和发作期放电(ictal discharges,ID)的各项参数、癫痫样放电地起始位点、传播方向和传输速率以及各频段的功率谱密度.结果显示:高频电刺激可以有效地降低癫痫发作期的幅值、减少持续时间、增长潜伏时间、抑制癫痫样放电由IID向ID的转变等.提示高频电刺激抑制癫痫的作用机制是通过促进神经元之间的抑制性传输系统,并且抑制海马神经元之间的兴奋性连接,从而达到抑制效果.     

年龄与性别相关的大鼠视皮层树突形态变化

衰老会导致视觉功能的退化,但其潜在的神经机制尚不清楚。通过改良Golgi-Cox染色法,测定了青年雄性、青年雌性及老年雄性与老年雌性4组共20只大鼠视皮层的树突长度和树突棘密度,以研究年龄与性别对视皮层树突形态的影响。结果显示青年雄性大鼠视皮层顶树突、基树突、树突总长度均明显高于青年雌性大鼠,但这种性别差异在老年雌雄组之间并不显著,可能是由于在雄性组之间存在着明显的年龄相关性树突长度减少而在雌性组之间并不存在。青年雄性组的树突棘密度要明显高于青年雌性组,尽管衰老导致了青年雄、雌性组的树突棘密度均明显降低,但老年雄、雌性组的树突棘密度并无显著差异,这可能是由于雄性组的年龄相关性树突密度降低程度要远大于雌性组。由此可见衰老确实能导致视皮层树突形态的退化,这可能是老年性视觉功能衰退的潜在神经机制,但这种退化可能具有一定的性别差异。     

选择性5-HT1A受体拮抗剂WAY-100635增加6-羟多巴胺损毁大鼠杏仁基底外侧核的神经活动

本文采用玻璃微电极细胞外记录法,观察正常大鼠和6-羟多巴胺(6-hydroxydopamine,6-OHDA)损毁黑质致密部大鼠杏仁基底外侧核(basolateral nucleus,BL)神经元电活动的变化,以及体循环给予选择性5-HT1A受体拮抗剂WAY-100635对神经元电活动的影响.结果显示,正常大鼠BL投射神经元和中间神经元的放电频率分别足(O.39±0.04)Hz和(0.83±0.16)Hz,6-OHDA损毁大鼠BL投射神经元和中间神经元的放电频率分别足(0.32±0.04)Hz和(0.53±0.12)Hz,与正常大鼠相比无显著差异.在正常大鼠,所有投射神经元呈现爆发式放电;94%的中间神经元为爆发式放电,6%为不规则放电.在6.OHDA损毁大鼠,85%的投射神经元呈现爆发式放电,15%为不规则放电;86%的中间神经元为爆发式放电,14%为不规则放电,与正常大鼠相比无显著差别.静脉给予0.1 mg/kg体重的WAY-100635不改变正常大鼠和6-OHDA损毁人鼠BL投射神经元和中间神经元的放电频率.然而,0.5 mg/kg体重的WAY-100635却显著降低正常大鼠BL投射神经元的平均放电频率(P<0.01),明显增加6-OHDA损毁大鼠BL投射神经元的平均放电频率(P<0.004).高剂量WAY-100635不影响正常大鼠和6-OHDA损毁大鼠BL中间神经元的平均放电频率.结果表明,黑质多巴胺能损毁后内在和外在的传入调节BL神经元的活动,在正常大鼠和6-OHDA损毁大鼠5-HT1A 受体调节投射神经元的活动,并且在6-OHDA损毁大鼠WAY-100635诱发投射神经元平均放电频率增加.结果提示,5-HT1A 受体在帕金森病情感性症状的产生中起重要作用.     

急性缺氧对小鼠大脑皮质和海马的时间依赖性损伤

本文旨在研究急性缺氧对小鼠大脑皮质和海马组织的细胞损伤作用及其机制。利用密闭玻璃罐构建急性缺氧小鼠模型,采用激光散斑成像仪检测小鼠不同缺氧时间窗的脑血流变化,用总超氧化物歧化酶(total superoxide dismutase, T-SOD)和丙二醛(malondialdehyde, MDA)试剂盒检测大脑皮质和海马组织的氧化应激,用组织免疫荧光染色法检测小鼠大脑皮质和海马组织神经炎性反应,用一步法TUNEL细胞凋亡试剂盒检测大脑皮质和海马组织中神经元的凋亡。结果显示,与未缺氧(0min)小鼠相比,缺氧30 min小鼠脑血流显著降低,大脑皮质和海马组织CD68+/Iba1+小胶质细胞百分比显著增加,且神经元凋亡显著增多。与缺氧30 min小鼠相比,缺氧60 min小鼠脑血流相对值显著降低,大脑皮质MDA含量显著增加,大脑皮质和海马中CD68~+/Iba1~+小胶质细胞百分比显著增加,神经元凋亡显著增多。上述结果提示,急性缺氧诱发小鼠脑组织损伤程度具有时间依赖性,而氧化应激和神经炎性作用是重要的损伤机制。     

强直电刺激嗅内皮质-海马环路诱发CA1神经元的癫痫同步性膜电位振荡行为

目的和方法 :4 0 0～ 5 0 0 μm大鼠水平脑切片含有封闭的EC 海马环路。强直电刺激 (60Hz ,2s)海马Schaeffer侧支诱发癫痫放电 ,全细胞记录CA1胞体层单个神经元电活动 ,同步记录相应树突区细胞外场电位 ,探讨单个神经元膜电位振荡特性与细胞外癫痫电活动之间的关系。结果 :①强直电刺激诱发CA1神经元膜电位后放性振荡行为呈宽频特征 (3～ 10 0Hz)。以θ节律多见 ,跟随在刺激引起的膜电位去极化或超极化偏移 (paroxysmaldepolarizingorhyperpolaringshift,PDSorPHS)之后 ,振荡波的上升支和下降支分别由膜电位去极化 超极化或超极化 去极化成分构成 ;②逐渐增强的IPSP构成了膜电位振荡的起搏成分 ,继而反弹形成锋电位和阈下振荡 ,与细胞外癫痫样电活动同步 ,并促成癫痫放电由紧张性向阵挛性形式转变 ;③发现了电偶联电位 (spikelets)以及细胞之间的染料偶联现象。结论 :单个神经元作为振荡器可以启动群体神经元超同步化癫痫样电活动 ;缝隙连接可能参与了膜电位振荡的启动与场电位癫痫样电活动的同步作用。     

5-羟色胺对电针抑制青霉素痫样放电的作用

本工作研究电针抑制青霉素所致大脑皮层痫样放电中5-羟色胺的作用。大鼠腹腔注射对氯苯丙氨酸,注射后第4天麻醉开颅,皮层施加青霉素引起痫样放电,并记录逆向刺激锥体央所引起的皮层回返抑制电位(SN)。在注药后动物,电针制痫作用明显减弱,痫波幅度及频率减小缓慢,SN 的恢复也较对照缓慢。电解损毁中缝背核后电针制痫作用亦减弱,痫波发作时程显著延长。电刺激中缝背核可促进痫波振幅及频率的衰减,发作时程缩短。电刺激中脑导水中管周围 灰质有遏制痫波的作用,但在注射对氯苯丙氨酸后此作用亦趋减弱。以上结果表明,在电针制痫中5-HT及5-HT能神经元集中的中缝背核起重要作用。     

帕金森病大鼠中缝背核5-羟色胺能神经元电活动的变化

本实验采用玻璃微电极细胞外记录法,观察了帕金森病(Parkinson’s disease,PD)大鼠中缝背核(dorsal raphe nucleus, DRN)5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)能神经元电活动的变化。在大鼠右侧中脑黑质致密部内微量注射6-羟多巴胺(6- hydroxydopamine,6-OHDA)制作PD模型。结果显示,对照组和PD组大鼠DRN中5-HT能神经元的放电频率分别是(1．76±0．11)spikes／s(n=24)和(2．43±0．17)spikes／(n=21),PD组大鼠的放电频率显著高于对照组(P<0．001)。在对照组大鼠,92％(22／24)的神经元呈规则放电,8％(2／24)为爆发式放电;在PD组大鼠,具有规则、不规则和爆发式放电的神经元比例分别为9％(2／21)、43％(9／21)和48％(10／21),爆发式放电的5-HT能神经元比例明显高于对照组(P<0．001)。在对照组大鼠,DRN内局部注射5-HT1A拮抗剂WAY-100635(3μg/200nL)显著增加5-HT能神经元的放电频率而不影响其放电形式(n=19,P<0．002);而WAY-100635不改变PD组大鼠5-HT能神经元的放电频率和放电形式(n=17,P>0．05)。结果提示,用6-OHDA损毁黑质致密部造成的PD模型大鼠中神经元5-HT1A受体功能失调,并且DRN参与PD的病理生理学机制。     

年龄与性别相关的大鼠视皮层树突形态变化

衰老会导致视觉功能的退化，但其潜在的神经机制尚不清楚。通过改良Golgi-Cox染色法，测定了青年雄性、青年雌性及老年雄性与老年雌性4组共20只大鼠视皮层的树突长度和树突棘密度，以研究年龄与性别对视皮层树突形态的影响。结果显示青年雄性大鼠视皮层顶树突、基树突、树突总长度均明显高于青年雌性大鼠，但这种性别差异在老年雌雄组之间并不显著，可能是由于在雄性组之间存在着明显的年龄相关性树突长度减少而在雌性组之间并不存在。青年雄性组的树突棘密度要明显高于青年雌性组, 尽管衰老导致了青年雄、雌性组的树突棘密度均明显降低，但老年雄、雌性组的树突棘密度并无显著差异，这可能是由于雄性组的年龄相关性树突密度降低程度要远大于雌性组。由此可见衰老确实能导致视皮层树突形态的退化，这可能是老年性视觉功能衰退的潜在神经机制，但这种退化可能具有一定的性别差异。     

飞机噪声刺激引起小鼠初级听皮层神经元凋亡

目的噪声对人体最直接的危害是听力损伤,以往研究多关注外周听觉器官改变,其对听皮层神经元的影响并不清楚,本研究探讨飞机噪声刺激5天后,小鼠初级听皮层神经元的形态改变和凋亡相关变化。方法采用苏木素-伊红(hematoxylin and eosin,HE)染色检测小鼠神经元形态变化,采用免疫组织化学方法和Western blot检测B淋巴细胞瘤-白血病2蛋白(Bcl-2)、Bcl-2相关X蛋白(Bax)、天冬氨酸蛋白水解酶-3(caspase-3)蛋白表达。结果与对照组相比,噪声刺激可导致小鼠初级听皮层神经元体积变小、分布不均、颜色深染、胞浆不清、核固缩。噪声组小鼠听皮层神经元凋亡比例显著增加,Bax蛋白表达显著增加,而Bcl-2表达无明显改变,Bax/Bcl-2显著增加,同时伴有caspase-3水平增加。结论飞机噪声刺激可导致小鼠听皮层神经元形态异常,出现明显凋亡改变,其机制与Bax/Bcl-2信号通路及caspase-3活性增加有关。     

单次注射人工合成大麻素降低大鼠中脑腹侧背盖区多巴胺能神经元兴奋性北大核心CSCD

大麻成瘾可能维持一生。中脑腹侧背盖区(ventral tegmental area,VTA)作为投射到意识及情绪相关皮层和边缘系统的多巴胺能神经元的主要来源,是奖赏系统的关键部位之一,与药物成瘾密切相关。目前,对于VTA多巴胺能神经元在药物成瘾过程中的作用研究,主要集中在药物成瘾过程中突触可塑性的变化。已有研究表明,大麻素慢性作用5天后,易化了低频电刺激诱导VTA多巴胺能神经元产生突触传递的长时程减弱(long-term depression,LTD)效应,而此过程中多巴胺能神经元兴奋性的变化情况还未见报道。实验中,作者采用离体脑片膜片钳技术,观察单次注射人工合成大麻素HU210对大鼠VTA区多巴胺能神经元兴奋性的影响。结果显示,HU210作用后,神经元基强度增大,平均放电频率降低,其细胞膜电生理特性也发生了改变,表明单次注射人工合成大麻素HU210,降低了VTA多巴胺能神经元的兴奋性,提示神经元内在兴奋性的可塑性改变可能在药物成瘾中发挥作用。     

胰岛素样生长因子结合蛋白4基因敲除小鼠的建立和鉴定

[目的]用CRISPR/Cas9技术构建胰岛素样生长因子结合蛋白4(IGFBP-4)基因敲除(knock-out,KO)小鼠,以研究IGFBP-4对脑发育的影响。[方法]将IGFBP-4引导RNA和Cas9 mRNA显微注射于小鼠受精卵,繁育小鼠并观察体重和脑重改变。PCR和RT-PCR鉴定DNA和mRNA突变,Isotropic Fractionator测脑细胞总数和神经元数量,Western Blot观察NeuN表达,转棒实验测试动物行为学。[结果]KO造成了4种DNA缺失和插入突变,选择缺失GGGT致移码突变的动物进行繁育。与野生型小鼠相比,3月龄KO小鼠体重减轻了10.8%(P 0.05),整脑、皮层和小脑重量分别减轻了7.2%、6.9%和10.3%(P 0.05),小脑神经元比例和NeuN表达水平分别降低了14.3%和15.3%(P 0.05),Rotarod运动能力有所降低。[结论]用CRISPR/Cas9成功制备了IGFBP-4 KO小鼠,动物体重和部分脑区重量和神经元数量受到了影响。