猫外膝体神经元对光栅刺激方位倾向性的一种分布特性

我们检测了猫外膝体(LGN)神经元对闪烁方波光栅的反应与光栅方位的关系。对一定对比度和空间频率的光栅,26个记录到的神经元的反应均随方位不同而变化,其最大反应和最小反应的比值平均为3.0±0.3(S.E.)。神经元的最优方位(即引起最大反应的光栅方位)随其感受野中心在视网膜上的位置而异,具有平行于其各自感受野中心与视网膜中央区(area cen-sralis)的连接线的倾向。     

猫外膝体神经元时间频率调谐特性的研究

用示波器产生亮度受正弦波调制的小光点刺激清醒猫外膝体神经元的感受野,以不同调制频率下神经元放电的平均频率为指标,分析了126个细胞感受野中心的时间频率调谐特性,主要结果如下。(1)大多数(93.7%)细胞呈调制-兴奋型反应,即刺激光的时间调制在一定频率范围内使放电频率增加;少数(6.3%)细胞呈调制-抑制型反应,即在一定频率范围内,时间调制使放电减少。(2)根据调谐曲线的形状和通带宽度,调制-兴奋型反应包括带通滤波器和低通滤波器两种类型,其110个调谐曲线的峰值分布接近正态曲线,多数细胞对7Hz 的调谐最敏感。调制一抑制型反应包括带除滤波器和低除滤波器两类。(3)调制-兴奋型曲线的通带旁边较當出现抑制性侧带,调制-抑制型曲线出现兴奋性侧带。(4)感受野中心区与外周区的时间频率调谐曲线的带宽和形状有所不同。     

家鸽Herbst小体对振动的反应特征

鸟类的Herbst小体是一种形态特殊的感觉性神经末梢器官.本文利用电生理学方法,研究了家鸽腿部胫骨-腓骨之间的Herbst小体对振动刺激的反应特征.这种小体对振动刺激非常敏感,当振动频率在600—800赫时,它们有反应的最低阈值约为0.3微米.不同的Herbst小体的反应阈值与频率的关系曲线表明:这种小体具有明显的带通滤波的特征,对振动反应的最佳频率范围为400—1000赫.在适宜频率、超阈值强度的振动刺激下,Herbst小体能以1:1的方式作出反应,即相对于每次正弦波振动刺激都有一个锁相的神经脉冲产生.在背根脊神经节内的细胞外记录表明:对振动敏感的神经节细胞具有和Herbst小体完全相似的反应特征.     

猫视皮层17,18区神经元对错觉轮廓的反应

研究了轻度麻醉下猫视皮层17, 18区细胞对错觉轮廓刺激的反应特性, 比较了对错觉轮廓有明显反应的细胞对真实轮廓和错觉轮廓刺激的感受野特性的异同. 共记录了猫视皮层17, 18区200个方位/方向选择性细胞, 其中有42%的细胞是错觉轮廓反应细胞. 将这些细胞对真实轮廓和错觉轮廓的反应进行比较, 尽管错觉轮廓反应细胞对移动光棒和错觉轮廓光棒的方位/方向调制曲线十分相似, 但对移动错觉棒和移动光棒的反应模式(潜伏期和反应时程)不同. 对由光栅组成的错觉轮廓而言, 细胞的反应大小与组成光栅的相位无关, 并且细胞对组成错觉轮廓光栅的最优空间频率比对普通移动光栅的最优空间频率要高得多, 说明细胞确实是对轮廓本身反应, 而不是对组成轮廓的光栅的末端反应. 某些速度调制类型的细胞对移动错觉棒反应的最优速度比对移动光棒的最优速度要低得多. 进一步验证了猫视皮层17, 18区部分细胞能对错觉轮廓反应, 并且观察到这些细胞对错觉轮廓和真实轮廓有不同的感受野反应特性, 提示视觉系统对两种刺激图形的检测机制可能存在着差异.     

蜚蠊尾须单个细毛型感受器对机械刺激的反应

用钨丝微电极插入蜚蠊尾须细毛感受器的园盘作胞外记录.研究了感受器自发脉冲的统计特性.利用电磁驱动装置控制毛杆的偏转,研究了感受器电位和脉冲对正弦波、方波和阶梯波机械刺激的反应特性,并测定了六列细毛的兴奋方向.     

神经节细胞群体同步放电模式编码的感受野特性

应用多电极同步记录技术,对牛蛙视网膜神经节细胞在伪随机棋盘格刺激下的放电活动进行胞外记录。依据记录到的神经节细胞放电情况,利用一种数据压缩算法,通过最大化压缩放电序列的信息熵,对多个神经节细胞进行群体划分,得到同步放电神经节细胞群体。利用基于动作电位的刺激平均法(spike triggered average,STA),分别计算出每个同步放电神经节细胞群体内单个神经节细胞放电活动所编码的感受野(单细胞感受野),以及群体内所有神经节细胞同步放电活动所编码的感受野(群体感受野)。计算结果显示,对于所有神经节细胞群体,约80%神经节细胞群体的群体感受野面积小于群体内所有单细胞感受野面积的平均值,约60%神经节细胞群体的群体感受野面积小于群体内任意单细胞感受野面积。在棋盘格刺激下,神经节细胞放电活动会发生对比度适应。进一步以群体感受野面积小于群体内任意单细胞感受野面积的神经节细胞群体为研究对象,考察群体感受野在对比度适应过程中的动态变化,结果显示,85%神经节细胞群体的群体感受野面积在适应后期变小。     

视网膜神经节细胞感受野的一种新模型：Ⅱ.神经节细胞方位选 …

在前文建立的二维视网膜神经节细胞含大周迷感受野模型基础上,结合生理实验模拟了神经节细胞的方位选择性特性。文中采用椭圆感受野的观点解释了方位选择性的成因。并通过中心区以外区域对中心区方位选择怀的复杂调制组合,展示了感受野不同亚地方位选择性的影响作用;指出方位选择性的成因是感受野椭圆亚单元的存在,感受野复杂的方位选择性是由于中心和周边在不同刺激条件下竞争的不同结果造成的;同时指出对椭圆感受野,倍频反应     

视网膜神经节细胞感受野的一种新模型 II.神经节细胞方位选择性中心周边相互作用机制

在前文建立的二维视网膜神经节细胞含大周边感受野模型基础上 ,结合生理实验结果模拟了神经节细胞的方位选择性特性。文中采用椭圆感受野的观点解释了方位选择性的成因。并通过中心区以外区域对中心区方位选择性的复杂调制组合 ,展示了感受野不同亚单元对方位选择性的影响作用 ;指出方位选择性的成因是感受野椭圆亚单元的存在;感受野复杂的方位选择性是由于中心和周边在不同刺激条件下竞争的不同结果造成的;同时指出对椭圆感受野 ,倍频反应也会有相应的方位选择性。     

人体桡神经浅支中Aδ和C纤维的生理学特性

用神经内微记录(INMR)和微刺激(INMS)方法,对人体桡神经浅支中的A_b纤维和C纤维所支配的感受单位的生理特性及神经内微刺激诱发的感觉性质进行了观测。24个A_b单位对机械刺激的阈值变化较大,它们的感受野从点状到75.4mm~2,其中有1-4个最大敏感点。INMSA_b单位产生刺痛感,投射野为1.2-97mm~2。投射野与感受野从指背到手背都显著增大(P<0.05),且两者相重叠,提示A_b单位的定位能力相当精确。11个伤害性C单位对机械刺激的阈值高,用INMS产生的感觉为灼痛,多数单位的感受野与投射野相匹配,表明它们对伤害性刺激具有一定的定位能力。     

GABA 及荷包牡丹碱对金黄地鼠上丘视觉神经元反应性质的影响

金黄地鼠上丘的浅层细胞为视觉神经元,在记录处电泳γ-氨基丁酸(GABA)或其拮抗剂荷包牡丹碱(bicuculline简写为Bicu)可以改变细胞对视觉刺激的反应特性。GABA 降低细胞对闪光的反应强度,Bicu 则提高细胞对闪光的反应强度,并削弱外周抑制。电泳 GABA 使76.6%(n=60)的细胞反应下降,而 Bicu 使90.0%的细胞反应增强。对自发活动也有类似的影响,Bicu 还使65.0%(n=60)的细胞感受野增大.此外这两种药物对细胞的方位选择性也有一定影响。     

具有共同感受野的外膝体神经元的反应相位互补特性

用微电极在猫外膝体进行记录时,有时同一支微电极能同时记录到两个神经元放电,通常是一个给光中心细胞和一个撤光中心细胞。这一对神经元具有共同的感受野,并且对光刺激的反应类型也相同(同属于瞬变型细胞,或者同属于持续型细胞)。当正弦调制的光点投射在它们的感受野中心时,在不同的刺激强度下,给光中心细胞和撤光中心细胞的反应相位彼此相差半个周期(180°)。在低的刺激频率(5Hz)下,给光中心和撤光中心细胞的反应峰值延迟时间(相对于光调制信号的最大和最小值)也相同,表明它们具有相同的反应潜伏期。这种相位互补特性使具有共同感受野的一对细胞工作于“推挽”方式。对于瞬变型细胞来说,尽管它们在单独活动时显示半波整流特性,然而组成互补对以后则能传递全周期光调制信号。     

猫V1区不同外周整合细胞的经典感受野属性研究

以家猫为动物模型,采用细胞外记录的方法,测试了82个初级视皮层细胞的方位和方向调谐以及感受野大小.基于细胞的面积整合特性,区分出52个外周抑制型细胞和30个外周无抑制型细胞.所有被测细胞均存在强的方位选择性,而外周无抑制型细胞比抑制型细胞有更强的方位选择性.两类细胞的方向选择性没有显著性差异.外周抑制型细胞比外周无抑制型细胞有着更大的动作电位发放率.采用两种不同方法测量两类细胞的感受野范围,却产生了不同的结果:用最小反应区测量发现抑制型细胞的经典感受野更大,而用面积整合曲线测量时外周无抑制型细胞的感受野更大.     

刺激家兔杏仁基底核对外膝体“ON”神经元感受野反应特性的影响

利用细胞外记录,在乌拉坦麻醉和三碘委按酚麻痹的３７只新西兰兔上,考察刺激杏仁基底核对外膝体神经元感受野反应特性的影响。实验观察到,在１１７个具有“ＯＮ”反应外膝体神经元中,４７个单位在电刺激杏仁基底核时不同程度地受到抑制或易化性影响,即细胞反应强度和／或感受野范围均有改变。产生这些影响的潜伏期为７－４１ｍｓ,最大时程约２８ｍｓ。撤除电刺激３ｍｉｎ后,感受野反应特性即告恢复。单独刺激杏仁核不能引起外     

扣带皮层前部对丘脑腹侧基底核触觉神经元ON-OFF反应的易化性影响

实验在41只氨基甲酸乙酯(25%)麻醉的SD雄性大鼠上进行. 采用细胞外微电极记录的方法, 首先观察了大鼠丘脑腹侧基底核(ventrobasal thalamus nucleus, VB) ON-OFF神经元的触觉反应特性, 并对不同的ON-OFF反应进行了分型, 分析了ON-OFF反应不同型式与刺激参数之间的关系. 在此基础上, 进一步考察了刺激扣带皮层前部(anterior cingulate cortex, ACC)对ON-OFF神经元触觉反应的影响. 实验发现, ACC的刺激对触觉ON-OFF神经元的OFF反应有易化效应, 表现在降低OFF反应的阈值, 从而改变了反应构型, 或者增加原OFF反应的放电频数. 在关于ON-OFF反应神经元感受野的研究中发现, 扣带皮层前部的兴奋可以使ON-OFF反应神经元感受野边缘的ON反应改变为ON-OFF反应, 从而使其对感受野内刺激物运动的时空信息的编码更为明确, 发现了边缘系统能够对触觉上传信息进行调制.     

猫皮层18区神经元整合野特性的研究

用双重正弦调制移动光栅图形研究了猫皮层１８区神经元整合野特性。同在１７区所观察到的结果一样,在１８区神经元传统感受野（ＣＲＦ）的外面,也存在着大范围的易化或抑制性整合野（ＩＦ）。抑制和易化性ＩＦ神经元分别占７０％和３０％。ＩＦ对刺激光栅的时间频率、空间频率、方位和方向都有选择性。对大多数细胞来说,ＩＦ的这些调谐特性都与其对应的ＣＲＦ的特性相似。以上结果提示,１８区神经元能够对ＣＲＦ和ＩＦ内的图形特征进行整合,这种整合在复杂图形识别中起重要作用。     

抑制性整合野细胞的对比度响应函数研究

采用细胞外记录的方法,在单独刺激经典感受野(classical receptive field,CRF)或同时刺激CRF和感受野外区域(extra-receptive field,ERF)的情况下,测量了猫初级视觉皮层细胞的对比度响应函数。当刺激所用的中心和外周运动光栅的参数一致时,与仅刺激CRF相比,强的ERF抑制使对比度响应函数动态区增加,响应增益和对比度增益降低。当中心和外周光栅的方位相差90度时,与方位参数一致的情况相比,大部分细胞的ERF抑制减弱,对比度响应函数的动态区减小,对比度增益和响应增益增加;少数细胞的ERF对CRF的作用从抑制变为易化,其对比度响应函数的动态区与只刺激CRF相比还要小,而对比度增益和响应增益还要大。揭示了初级视觉皮层细胞的抑制型整合野在CRF和ERF图像的方位及对比度差异检测中的作用机制。     

不同时间频率光栅刺激引起的视觉诱发电位(VEP)方位效应的差异

以人视觉诱发电位(VEP)反应为指标,在不同的时间频率下测定了 VEP 对方波光栅刺激的反应幅度与光栅方位的关系。当光栅方位固定时,光栅闪烁的时间频率不同,VEP 反应的波形、潜伏期和反应频率差别很大,但其反应幅度均呈现方位选择性。当光栅的时间频率为9.1Hz时,光栅为垂直和水平方位时引起的 VEP 反应幅度比倾斜方位时都大,对任何光栅方位,VEP反应幅度与光栅对比度的对数呈线性关系;与此相反,当光栅时间频率为0.4Hz 时,光栅为倾斜方位时引起的 VEP 反应幅度比垂直和水平方位时更大。     

猫外膝体神经元对正弦调制光刺激反应的线性和非线性特性

用不同频率正弦波调制发光二极管亮度,刺激猫外膝体细胞的感受野中心。用Apple-Ⅱplus 计算机将细胞放电频率的瞬时变化作成反应直方图(PSTH)。通过傅里叶变换,计算平均放电率、基波幅度和高次谐波幅度的变化,定量地研究了细胞反应的线性和非线性性质。 1.在恒定的平均亮度下,持续细胞的反应具有较好的线性特征,表现在PSTH可以重现正弦光刺激的频率和波形;与此相反,瞬变细胞的反应显示明显的非线性性质,PSTH出现半波整流波形,反应上升相交陡而下降相较平缓。 2.两类细胞对正弦刺激的反应具有不同的谐波成分:典型持续细胞的反应中主要包含基波成分,高次谐波的幅度接近噪声水平;但是,瞬变细胞的谐波可以延续到8次之多,二次和三次谐波的幅度可高达基波幅度的50％。 3.逐渐增加调制光刺激的平均亮度,持续细胞反应中二次谐波幅度始终保持在很低的水平上,而瞬变细胞的谐波幅度则随着增大。 4.增加光刺激的调制深度,持续细胞的反应特点是:(1)平均放电率保持不变或略有增加,(2)二次谐波增长很慢,(3)基频相位基本保持不变。与此相反,瞬变细胞的平均放电率和二次谐波幅度都随调制深度增加而明显地增大,并且基波相位也可见到较明显的前移。 以上结果表明,持续细胞与瞬变细胞在时间域方面也具有线性和非线性的差别。     

猫外膝体细胞方位方向敏感性与时间空间频率的关系

在１２只成年猫上,用微电极记录了外膝体神经元对不同方位（方向）的移动正弦光栅刺激的反应,测定了细胞在不同时间、空间频率下的方位、方向调谐特性。在一定的时频范围内,外膝体神经元的方位敏感性受时间频率的影响不大,而方向敏感性受时间频率的影响相对较大：在其它参数不变的情况下,改变时间频率可产生相当不同的方向调谐特性。外膝体神经元一般在近于截止频率的较高空间频率下具有较强的方位敏感性,而在近于最优空间频率的较低空间频率下呈现出较强的方向敏感性。多数方位、方向敏感性细胞对空间频率的依赖较大,即只在一个较窄的空间频率范围内呈现出它们的敏感性或随空间频率的不同敏感性强度产生较大的变化;也有少数方位、方向敏感性细胞在较宽的空间频率范围内呈现明显的方位、方向敏感性。结果提示,外膝体神经元的方位敏感性和方向敏感性的产生,有着不同的时间、空间机制     

蝇髓部细胞的运动敏感性

用细胞外记录方法研究了蝇髓部细胞的运动敏感性.实验证明,在蝇髓部有运动敏感型细胞,它们的主要特点是对运动敏感,但不具有方向选择性.其主要性质如下:1.有些细胞对闪光刺激给出超极化反应,有些则为去极化反应;2.对运动反应,但不具有方向性;3.有些对大视场的运动敏感,有些则对小视场的运动敏感;4.反应幅度与图形运动速度有关;5.感受野为简单型,并且不很大.对于可能对应的算法进行了讨论.