家兔外膝体神经元回路的研究

家兔的视觉系统有其特色,其外膝体的解剖和生理特性与猫的情况有所不同。本文综述了家兔外膝体神经元回路研究的进展,特别是关于返回抑制回路的组成和机能意义为研究进展,并以此为例说明丘脑-大脑皮层的复杂相关关系。     

猫外侧膝状体年龄相关性形态学变化

目的比较青年猫与老年猫外侧膝状体(lateral geniculate nucleus,LGN)神经元及γ-氨基丁酸(gama-aminobutyric acid,GABA)能神经元的年龄相关性变化,探讨老年个体视觉功能衰退的相关神经机理。方法Nissl染色示猫外侧膝状体分层结构(A、A1、C3层)及神经元,免疫组织化学法示GABA免疫阳性神经元。光镜下观察、拍照,Nissl染色切片测量外侧膝状体各层厚度、神经元胞体直径并计数神经元数量;免疫组化染色切片测量外侧膝状体各层中GABA阳性神经元胞体直径并计数GABA阳性神经元数量。结果青年猫及老年猫外侧膝状体各层厚度、神经元数量及胞体直径无明显改变(P>0.05);与青年猫相比,老年猫外侧膝状体各层中GABA阳性神经元数量及胞体直径均有不同程度的显著下降(P<0.01),且GABA免疫阳性反应减弱。结论在动物个体衰老进程中,外侧膝状体总体神经元保持相对稳定可能对老年个体维持视觉功能具有一定意义;老年个体外侧膝状体GABA能神经元对视觉信息传递及整合过程的抑制性调节功能削弱,可能是外侧膝状体水平上导致老年个体视觉功能衰退的原因之一。     

视觉剥夺猫外膝体神经元最优方位的分布特性

记录和测定了视觉剥夺猫（ｄａｒｋ－ｒｅａｒｅｄｃａｔｓ）外膝体３４４个细胞的方位调谐等感受野特性,多数细胞（８２％）具有方位敏感性（Ｂｉａｓ＞０．１）。最优方位的分布与正常猫类似,偏向于水平方位,但分布特性强于正常猫。与正常猫类似,视觉剥夺猫外膝体细胞的最优方位与该细胞感受野在视网膜上的位置有关,偏向平行于视网膜中心区与感受野中心的连线（向心线）;外膝体内位置相邻近的细胞具有相近的最优方位,亦呈现初步有序排列。结果表明：外膝体细胞最优方位的分布特性与后天视觉经验无关而可能来源于遗传因素。     

猫初级视皮层内GIu/GABA表达比率的衰老性变化

最近的一些研究结果显示,视皮层内抑制性递质系统作用减弱可能是导致老年性视觉功能衰退的重要因素.是否皮层内兴奋性递质系统亦伴随衰老而发牛改变并影响皮层内神经兴奋与抑制的平衡尚不清楚.为此,利用Nissl染色和免疫组织化学染色方法以及Image-Pro Express图像分析软件对青、老年猫初级视皮层(17区)内各层神经元密度、兴奋性递质谷氨酸免疫反应阳性(Glu-immunoreactive,Glu-IR)神经元密度以及抑制性递质γ-氨基丁酸免疫反应阳性(γ-aminobutyric acid.immunoreactive,GABA-IR)神经元密度进行了统汁分析.结果显示,青、老年猫初级视皮层各层神经元密度均没有明显的年龄性差异(P>0.05);与青年猫相比,老年猫初级视皮层Glu-IR、GABA-IR神经元密度均显著减少(P<0.01),而Glu.IR/GABA.IR神经元密度比率去却显著增大(P<0.01).结果提示,老年猫初级视皮层内兴奋性递质系统作用相对增强,而抑制性递质系统的作用相对减弱,导致皮层内兴奋-抑制平衡关系失调,这可能是引起老年个体视觉功能衰退的重要原因之一.     

急性毁损猫的初级视区使高级视区细胞失去对视觉刺激的诱发反应(英文)

心理物理学研究提示,初级视区毁损后的视觉残留可能是通过外纹状皮层的神经网络重组介导的,但缺少支持这一假说的电生理实验证据。采用在体细胞外单细胞记录技术,该研究分别检测了初级视区(主要包括17和18区)急性毁损猫和正常对照猫的高级视区(包括19、20和21区)神经元对不同视觉刺激的反应性。结果显示,与对照相比,急性毁损初级视区使99.3%的高级视区神经元丧失对运动光栅刺激的诱发反应,93%的神经元丧失对闪光刺激的反应。该结果表明,急性毁损成年猫的初级视皮层可能会导致其绝大部分视觉能力丧失。在幼年期实施初级视皮层毁损后,成年猫出现的残留视觉可能主要是由于手术后皮层下神经核团与外纹状皮层之间的通路重组引起的。     

昆虫视叶结构与功能的研究进展

视觉在昆虫飞行、识别寄主和配偶,及寻找产卵位点等行为中起着重要的作用。视叶是昆虫脑内视觉中枢,具有复杂的解剖结构和神经元构成模式,并在接受整合视觉信息方面起重要作用,但具体的视觉神经回路及机制尚未被阐明。本文系统综述了视叶解剖结构类型及神经元构成、及在颜色识别、偏振光检测和运动检测功能等方面的研究进展,提出视叶未来的研究方向,旨在为深入开展基于视觉的昆虫对环境的适应性机制及害虫行为调控提供科学依据。     

猫初级视皮层内Glu/GABA表达比率的衰老性变化(英文）

最近的一些研究结果显示,视皮层内抑制性递质系统作用减弱可能是导致老年性视觉功能衰退的重要因素。是否皮层内兴奋性递质系统亦伴随衰老而发生改变并影响皮层内神经兴奋与抑制的平衡尚不清楚。为此,利用Nissl染色和免疫组织化学染色方法以及Image-Pro Express图像分析软件对青、老年猫初级视皮层(17区)内各层神经元密度、兴奋性递质谷氨酸免疫反应阳性(Glu-immunoreactive, Glu-IR）神经元密度以及抑制性递质γ-氨基丁酸免疫反应阳性(γ-aminobutyric acid-immunoreactive, GABA-IR）神经元密度进行了统计分析。结果显示,青、老年猫初级视皮层各层神经元密度均没有明显的年龄性差异（P>0.05）;与青年猫相比,老年猫初级视皮层Glu-IR、GABA-IR神经元密度均显著减少（P<0.01）,而Glu-IR/GABA-IR神经元密度比率却显著增大（P<0.01）。结果提示,老年猫初级视皮层内兴奋性递质系统作用相对增强,而抑制性递质系统的作用相对减弱,导致皮层内兴奋&#8722;抑制平衡关系失调,这可能是引起老年个体视觉功能衰退的重要原因之一。     

特定方位的光栅识别学习不改变猫外膝体背核神经元的方位敏感性

视觉信号识别训练可改变视觉通路神经元的可塑性, 其神经机制尚不清楚。已有少数研究显示, 动物(猴) 长时间进行特定方位的光栅识别学习后, 视皮层部分神经元对视觉刺激的反应表现出与学习任务相关的敏感性变化。这种敏感性变化是否亦存在于皮层下结构尚无报道。本实验训练两只成年猫分别进行水平和垂直方位的条形静止正弦光栅的识别以获得食物奖赏, 两只猫的行为识别能力逐渐提高, 4 个多月后识别的正确率达85%以上, 用与训练方位垂直的正弦光栅检测发现, 识别正确率明显下降。细胞外记录外膝体背核(Dorsal lat eral geniculate nucleus, dLGN) 神经元对不同方位正弦光栅刺激的反应显示, 与正常猫相比, 训练猫外膝体细胞的最优方位并未向着训练方位发生明显改变, 对于感受野位于中央区15度视角以内的细胞来说, 其方位选择性强度以及在训练方位的发放强度与正常猫无明显差异。以上结果表明, 猫对特定方位的光栅识别学习不改变外膝体神经元的方位敏感性, 其行为上方位识别特异性的提高可能与视皮层细胞的方位编码可塑性有关。     

猫初级视皮层内Glu／GABA表达比率的衰老性变化

最近的一些研究结果显示,视皮层内抑制性递质系统作用减弱可能是导致老年性视觉功能衰退的重要因素。是否皮层内兴含性递质系统办伴随衰老而发生改变并影响皮层内神经兴奋与抑制的平衡尚不清楚。为此,利用Nissl染色和免疫组织化学染色方法以及Image—Pro Express图像分析软件对青、老年猫初级视皮层（17区）内各层神经元密度、兴奋性递质谷氦酸免疫反应阳性（Glu—immunoreactive,Glu—IR）神经元密度以及抑制性递质γ-氨基丁酸免疫反应阳性（v．aminobutyric acid-immunoreactive,GABA—IR）神绎元密度进行了统计分析。结果显示,青、老年猫初级视皮层各层神经元密度均没有明显的年龄性差异（P〉0．05）;与青年猫相比,老年猫初级视皮层Glu—IR、GABA．IR神经元密度均显著减少（P〈0．01）,而Glu—IR／GABA-IR神经元密度比率却显著增大（P〈0．01）。结果提示,老年猫初级视皮层内兴奋性递质系统作用相对增强,而抑制性递质系统的作用相对减弱,导致皮层内兴奋-抑制平衡关系失调,这可能是引起老年个体视觉功能衰退的重要原因之一。     

GABA拮抗剂荷包牡丹碱对猫外膝体神经元方位调谐特性的影响

在十二只成年猫上用多管玻璃微电极记录了外膝体神经元对不同空间频率和不同方位的移动正弦光栅刺激的反应,共详细测定并对比研究了３８个方位敏感性细胞在微电泳荷包牡丹碱前后的方位调谐特性。在最优空间频率附近的较低空间频率下,微电泳荷包牡丹碱后,外膝体细胞的方位敏感性强度（Ｂｉａｓ）降低,而在截止频率附近的较高空间频率下,微电泳前后外膝细胞的方位敏感性强度（Ｂｉａｓ）从总体上看没有显著变化。结果表明,以空间频率为截止频率附近的移动正弦光栅作为刺激,外膝体细胞的方位敏感性可能主要是由视网膜神经节细胞的兴奋输入所形成,而非外膝体内抑制机制所致。     

双眼和单眼视觉剥夺猫外膝体细胞的图形适应

为测定丘脑外膝体细胞的图形适应是否依赖于早期视觉经验,在细胞外记录了双眼和单眼缝合的猫外膝体中断细胞对手工时间运动光栅刺激的反应。在双眼剥夺猫,占６８％的记录到的细胞在３０ｓ内反应下降到稳定值,其平均反应值下降３３％,适应程度较正常猫显著。在单眼剥夺猫,记录到的剥夺眼驱动的和非剥夺眼驱动的细胞中,分别有占５３％和４４％的细胞显示图形适应,两者差别不大。研究表明,早期视剥夺能增强或保持图形适应,提示     

大鼠上丘到外膝体P－物质投射的机能

已知大鼠外膝体内有中脑上丘来的含Ｐ－物质的神经末梢,其机能不明。在离休的大鼠外膝体脑片上用单电极电压箝位的方法研究了Ｐ－物质对外膝体神经元电压依赖性离子通道的作用。结果表明,Ｐ－物质可以使静息膜去极化,并降低膜电导。这提示Ｐ－物质抑制了线性钾漏电流。此外,Ｐ－物质还抑制去极化激活的慢失活的钾电流、低阈值钙电流和超极化激活的内向整流（Ｈ或Ｑ）电流。Ｐ－物质还可能抑制早钾（Ａ）电流。因此,Ｐ－物质在外膝体视觉信号传递中的作用是使外膝体神经元从爆发反应方式或振荡状态转化为中继反应方式,易化突触传递,使视网膜的视觉信号忠实地传递到大脑皮层。     

猫内侧膝状体年龄相关性形态学变化

目的比较青年猫和老年猫内侧膝状体神经元及S100蛋白与波形蛋白表达的年龄相关性变化。方法Nissl染色显示内侧膝状体结构及神经元,免疫组织化学方法示S100免疫反应阳性（S100-IRS100-immunoreactive）细胞及波形蛋白免疫反应阳性（Vimentin-IR Vimentin-immunoreactive）细胞。光镜下观察,利用图像分析软件进行图像采集分析。结果青年猫和老年猫内侧膝状体神经元数量及胞体直径无明显改变（P〉0.05）;与青年猫相比,老年猫内侧膝状体各分区中S100-IR细胞与Vimentin-IR细胞密度均显著增大,且免疫阳性反应强度增强（P〈0.01）,提示老年会导致内侧膝状体S100与波形蛋白表达显著增强。结论在衰老过程中,内侧膝状体处于静息和激活状态的星形胶质细胞均出现明显的增生,这对维持老年个体内侧膝状体神经元的正常形态和功能,从而延缓老年性听觉功能衰退可能具有重要作用。     

纹状皮质细胞的数学模型

有关视觉信息在神经系统,特别是视皮质(纹状皮质)中处理机制的研究,无论对脑功能研究或工程学应用均有较大意义。然而,各研究者对视皮质以及外侧膝状核(LGN)中神经元之间功能联系的认识有很大争议。近年的神经生理学进展提供了较详细的视网膜、LGN以及纹状皮质神经元连接结构和生理功能的资料,建立相应的连接模型已有可能。纹状皮质中具有方位特异性的神经元有简单(S)细胞和复杂(CX)细胞等,两者的区别在     

磷酸化的p44/42MAPK在成年猫端脑和间脑内的分布

为研究丝裂原激活的蛋白激酶（p44/42mitogen-activated protein kinase,缩写为p44/42MAPK)在正常动物脑内的功能,用免疫组织化学方法对正常家猫端脑和间脑内,磷酸化p44/42MAPK的分布进行了研究,结果表明在正常猫端脑和间脑内,磷酸化p44/42MAPK的存在范围比较广泛,嗅球,岛叶,梨状皮质,外侧隔区,海马锥体细胞层,下丘脑腹内侧核及弓状核内均有较多的阳性神经元,杏仁核存在中等量的阳性神经元,另外,新皮质Ⅱ层,内侧隔区,齿状回,纹状体,后脑室旁核和外侧缰核,下丘脑室旁核有散在分布的阳性神经元,外侧膝状体和丘脑腹后核有许多胶质细胞呈免疫阳性染色。咱束内有浓密的阳性纤维。本研究结果表明p44/42MAPK存在于与嗅觉,情绪,内分泌和记忆活动等功能有关的脑区和核团,提示其参与这些功能过程,本文还提示p44/42MAPK既与神经细胞,也与神经胶质细胞的信号转导有关。     

脑内γ-氨基丁酸能神经及其功能

γ-氨基丁酸(GABA)是脊椎动物中枢神经系统中一种主要的抑制性神经介质。脑内1/3的突触以它为递质。它也是三羧酸循环中“GABA环路”的产物,在体内作为供能物质参与能量代谢。作为神经递质的GABA可在神经末梢合成,约占脑内GABA全部含量的25～30%。同其它神经介质相比,脑内GABA的含量是很高的,其浓度以微克分子/克(脑组织)计算。GABA的结构简单,但功能复杂。关于GABA能神经元的分布、功能特性、受体分类以及与安定受体的关系等方面近年来作了大量的研究。一、GABA能神经元近几年由于方法学上的改进,人们对GABA能神经元有了更多的认识。例如,Robert     

单眼视觉剥夺猫外膝体神经元的双眼反应特性

采用在位（ｉｎ ｖｉｖｏ） 胞内记录技术,研究了单眼视觉剥夺猫外膝体（ＬＧＮ） 神经元的双眼反应特性（ｂｉｎｏｃｕｌａｒｉｔｙ） , 结果发现单眼剥夺猫外膝体几乎所有的双眼反应神经元都对非优势眼的闪烁光斑刺激有不同程度的反应,并且剥夺层和非剥夺层神经元在反应特性上没有明显差异。但是,与非剥夺层神经元相比,几乎没有剥夺层的神经元能对非优势眼的正弦移动光栅刺激起反应,并受其空间频率的调制。结果提示皮层下外膝体水平上这种双眼反应的某些精细反应性质可能与后天视觉经验的修饰有关,并可能受皮层反馈输入的影响。     

乙酰胆碱减小猫外膝体中继细胞低阈值T—型钙电导

在离体猫丘脑脑片上观察了乙酰胆碱对外膝体中继神经元膜的低阈值Ｔ－型钙电导的影响。电流箝位和电压箝位实验结果都显示：将膜电位箝制到给药前的对照水平,排除了乙酰胆碱的去极化作用后,大多数（８２％）外膝外神经元的低阈值钙电导仍然被乙酰胆碱所抑制。说明这种抑制作用独立于乙酰胆碱引起的膜电位变化,而是对低阈值Ｔ－型钙通道的直接作用。     

无脊椎动物的神经元中也发现有胺肽递质共存现象

过去人们一直认为,一种神经元只能释放一种神经递质。但近年来的一些研究证明,脊椎动物脑内的某些神经元除含有一种经典的神经递质外,尚含有某种脑肠肽。例如,在去甲肾上腺素能神经元内发现有生长抑素;在5-羟色胺能神经元中发现有P物质;在人和鼠脑的某些神经元中胆囊收缩素和多巴胺共存等。     

猫视皮层星形胶质细胞的老年性变化

电生理研究结果显示,在衰老过程中猫的视皮层神经元对视觉刺激的反应性出现显著的功能衰退,是否这种功能性衰退伴随胶质细胞活动的改变尚无直接的实验证据。以前期电生理实验猫为材料,用免疫形态学方法比较青年猫和老年猫初级视皮层内星形胶质细胞的活动状况。利用Nissl染色显示猫初级视皮层组织结构,用免疫组织化学方法（SABC法）显示GFAP免疫阳性（GFAP-IR）星形胶质细胞。光镜下观察、拍照,对GFAP-IR细胞计数并换算成密度,测量GFAP-IR直径取平均值。老年猫初级视皮层灰质各层及白质内的GFAP-IR细胞密度比青年猫的显著升高（p〈0.001）。与青年猫相比,老年猫视皮层灰质和白质中GFAP-IR细胞的平均直径均比青年猫的显著增大（p〈0.0001）,且老年猫视皮层内GFAP阳性免疫反应较青年猫的明显增强。老年猫初级视皮层神经元功能衰退伴随着星形胶质细胞活动的增强,胶质细胞活动增强有助于神经元之间的信息交流,因而可能对衰老过程中神经元的功能衰退起补偿作用。