猫外膝体神经元时间频率调谐特性的非序列脉冲间隔分析

用正弦调制的光点,刺激清醒猫外膝体神经元感受野中心,对25个细胞的非序列脉冲间隔直方图进行了分析,观察到在黑暗和恒定光照条件下,具有均匀、单模和多模三种分布类型。随着闪光频率的变化,在所有直方图上第二模出现的时程等于闪光周期,在细胞各自特有的敏感频率时,直方图上的模数最少,第一模频数最大。这些结果不仅与平均放电频率的变化相对应,也表明闪光所引起的细胞簇形放电,对其敏感频率同步最佳,脉冲数最多,密度最高。细胞放电图的这种闪光调制,有利于该细胞传递其偏爱频率的亮度变化信息。     

猫外膝体持续细胞和瞬变细胞时间频率调谐特性的差异

本文记录和分析了52个外膝体细胞的时间频率调谐曲线,其中24个持续细胞均呈带通滤波特性,28个瞬变细胞中既有低通(64.3%),也有带通(21.4%),以及介于两者之间的过渡型(14.3%)。对这两种调谐曲线的形成以及和两类细胞的关系进行了讨论。     

猫外膝体神经元非寻常的方位调谐特性——Ⅰ、在正常猫的研究

在九只成年猫上用玻璃电极记录了单个外膝体神经元对不同方位的移动正弦光栅刺激的反应共详细测定了４００个细胞的方位调谐特性。少数外膝体神经元具有非寻常的方位调谐特性,包括：具蝴蝶状调谐曲线的方位调谐特性;双调谐的方位调谐特性和最优方位随刺激光栅空间频率的改变而变化的方位调谐特性。这些细胞非寻常的方位调谐特性往往伴随着非寻常的空间频率调谐特性。空们的方位调谐特性和空间频率调谐特性都不能用Ｓｏｏｄａｋ等提     

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。     

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。     

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。     

猫外膝体神经元兴奋和抑制过程的相互作用

用神经脉冲自动计数的方法,定量地研究了猫外膝体神经元兴奋与抑制过程在时间和空间上的相互作用。1.时间上的相互作用:在亮度变化瞬间,神经细胞的兴奋或抑制过程增强,表现为放电频率暂时地明显增加或减少。这一作用持续的时间(适应时间),瞬变细胞约0.1秒,持续性小感受野细胞约4～8秒,持续性大感受野细胞约40～80秒。2.空间上的相互作用:改变被照射视网膜面积的大小,同时计算神经元的平均放电频率,可以确定外周抑制区的存在、范围和强度。外周抑制可以同时作用于给-撤细胞的给光反应和撤光反应,也可以选择地只抑制其中某一种反应。纯撤光细胞没有外周抑制区。具有大感受野的外膝体神经元,其感受野的大小与背景光的强度有关。在高亮度情况下,感受野变小,有利于改善分辨率;在低亮度下,感受野扩大,有利于提高灵敏度。     

视皮层反馈对猫外膝体神经元方位调制特性的影响

以扫描正弦光栅作为刺激,用冰冻法毁损皮层17、18、19区和外侧上雪氏回(LS区)来阻断皮层对外膝体的反馈投射,记录并描绘了猫外膝体597个细胞的方位调制特性.去视皮层猫外膝体神经元的平均方位选择性强度(Bias)为0.154,与正常猫(0.155)几乎相同,其最优方位偏向于水平方位.与正常猫外膝体不同的是,去视皮层猫外膝体失去了最优方位的切向分布规律,用GABA或KCl压抑皮层活动得到了相近的实验结果.结果说明正常外膝体的最优方位切向分布规律来自皮层反馈投射.     

听神经元的频率调谐

频率作为声音的一个重要参数,在听敏感神经元对声音进行分析和编码过程中扮演重要角色。一般用频率调谐曲线来表示听敏感神经元的频率调谐特性,并用Qn(10,30,50)值表达频率调谐曲线的尖锐程度,Qn值越大,频率调谐曲线也越尖锐,神经元的频率调谐能力越好,对频率的分辨能力越高。从听觉外周到中枢,听敏感神经元的频率调谐逐级锐化,而这种锐化主要是由听中枢的多种抑制性神经递质的作用而产生的,其中起主要作用的是GABA能和甘氨酸能神经递质。此外,离皮层调控,双侧下丘间的联合投射以及弱噪声前掩蔽等因素也会影响听敏感神经元的频率调谐特性。     

猫外膝体神经元兴奋和抑制过程的相互作用

用神经脉冲自动计数的方法,定量地研究了猫外膝体神经元兴奋与抑制过程在时间和空间上的相互作用。1.时间上的相互作用:在亮度变化瞬间,神经细胞的兴奋或抑制过程增强,表现为放电频率暂时地明显增加或减少。这一作用持续的时间(适应时间),瞬变细胞约0.1秒,持续性小感受野细胞约4～8秒,持续性大感受野细胞约40～80秒。2.空间上的相互作用:改变被照射视网膜面积的大小,同时计算神经元的平均放电频率,可以确定外周抑制区的存在、范围和强度。外周抑制可以同时作用于给-撤细胞的给光反应和撤光反应,也可以选择地只抑制其中某一种反应。纯撤光细胞没有外周抑制区。具有大感受野的外膝体神经元,其感受野的大小与背景光的强度有关。在高亮度情况下,感受野变小,有利于改善分辨率;在低亮度下,感受野扩大,有利于提高灵敏度。     

平均亮度对猫外膝体瞬变细胞和持续细胞时间调谐曲线的影响

用正弦波调制的光点刺激麻痹的清醒猫外膝体神经元感受野中心,当平均亮度改变时,瞬变细胞的时间频率调谐曲线的形状和敏感频率没有或很少变化,与此相应,这些细胞的自发发放也不随未调制的光照水平而改变。持续细胞的调谐曲线的调幅大体随对未调制光照的平均发放水平的升降而增大或减小,但敏感峰不变。衰减平均亮度1—2对数单位,可使多数呈双峰的调谐曲线的高调频峰消失,对产生此变化的原因,曾加以讨论。     

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。     

猫外膝体神经元非寻常的方位调谐特性──Ⅱ．在去视皮层猫和视觉剥夺猫（Dark－reared cats）的研究

以移动的正弦光栅作为刺激,用玻璃微电极记录以冰冻法毁损皮层１７、１８、１９区和外侧上雪氏回（ＬＳ）区后的猫外膝体的单细胞反应,测定了了５７９个细胞的方位调谐特性．另外还在视觉剥夺猫外膝体测定了３４４个细胞的方位调谐特性．与正常猫相似,去视皮层猫和视觉剥夺猫外膝体的少数细胞（约占１０％）具有非寻常的方位调谐特性,包括具蝴蝶形调谐曲线的方位调谐特性、双调谐（Ｂｉｍｏｄａｌ）的方位调谐特性和最优方位随刺激空间频率的不同而变化的方位调谐特性。结果表明,外膝体的非寻常的方位调谐特性并非主要由皮层下行投射所致,而是主要与先天遗传因素有关。     

猫外膝体神经元非寻常的方位调谐特性──Ⅱ．在去视皮层猫和视觉剥夺猫（Dark－reared cats）的研究

以移动的正弦光栅作为刺激,用玻璃微电极记录以冰冻法毁损皮层１７、１８、１９区和外侧上雪氏回区后的猫外膝体的单细胞反应,测定了５７９个细胞的方位调谐特性,另外还在视觉剥夺猫外膝体测定了３４４个细胞的方位调谐特性,与正常猫相似,去视以猫和视觉剥夺猫外膝体的少数细胞具有非寻常的方位调谐特性,包括具蝴蝶形调谐曲线的方位调谐特性、双调谐的方位调谐特性和最优方位随刺激空间的不同而变化的方位调谐特性。结果表明外     

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。     

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。     

猫外膝体中继细胞低阈值钙通道的动力学特性

在猫外膝体脑片上用单电极电压钳位的方法研究了低阈值T-型钙离子通道的动力学特性.采用阻断各种钾和钠离子通道、减小钙离子电流和选择适当的维持电位等方法,改善了脑片实验的空间钳位.所得结果与大鼠外膝体急性分离神经元的结果一致.说明猫外膝体神经元T-型钙离子通道的动力学特性与大鼠的相同.     

锐化蝙蝠听皮层神经元频率调谐的柱特征

用双声刺激和多管电极方法在 6只大棕蝠 (bigbrownbat,Eptesicusfuscus)的 98个神经元上研究了锐化 (sharpening)蝙蝠听皮层 (primaryauditorycortex ,AC)神经元频率调谐的柱特征。结果发现 ,电极直插在 1个电极通道内连续记录到多个神经元时 ,它们锐化频率调谐的抑制性调谐曲线或抑制区基本相似。电极与AC表面呈 45°斜向推入使其跨越多个功能柱时 ,可观察到锐化频率调谐的抑制区构成也随电极进入不同的功能柱而发生相应的改变。两种不同的电极插入方式均证明锐化AC神经元频率调谐的神经抑制呈柱状组构。这些神经元组合起来排列在同一听觉功能柱内 ,构成AC频率分析的基本功能组构单位“微频率处理器”。实验中还观察到多峰频率调谐曲线神经元 ,它们在声通讯和声定位中不同波谱区域的时间匹配中起作用。此外 ,也有理由认为多峰调谐神经元亦被用于作为复杂波谱信息的“高级调谐预处理器” ,从而极大地提高了神经元对频率分析的能力。为研究锐化频率调谐的神经抑制机制 ,用多管电极电泳γ -氨基丁酸 (γ aminobutyricacid ,GA BA)能a受体拮抗剂荷包牡丹碱 (bicuculline ,Bic)至所记录的神经元 ,发现能大部分或几乎全部取消抑制区 ,从而表明在正常情况下GABA能抑制参与构成锐化AC神经元频率调谐的抑制区 ,