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.     

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。     

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。     

猫小脑皮质Glu/GABA表达的老年性变化

衰老导致小脑的生理功能下降,但其神经机制仍然不清楚。为此,利用免疫组织化学方法标记猫小脑皮质内谷氨酸(Glutamate,Glu)和γ-氨基丁酸(γ-Aminobutiric acid,GABA)免疫反应阳性(Glu-IR和GABA-IR)结构,探讨青年猫和老年猫小脑皮质Glu/GABA表达的老年性变化及其可能影响。并利用Image-Pro Express图像分析软件对小脑皮质各层Glu和GABA免疫反应阳性细胞密度及其灰度值进行测量。结果显示:与青年猫相比,老年猫小脑皮质内的Glu免疫反应阳性浦肯野细胞密度、颗粒层Glu免疫反应阳性细胞密度及其两者的免疫阳性反应灰度值均显著下降(P<0.01)(免疫反应强度与平均灰度值成反比);老年猫分子层、浦肯野细胞层GABA免疫反应阳性神经元密度及其免疫反应强度均显著下降(P<0.01);颗粒层GABA免疫反应阳性神经元密度无显著变化(P>0.05),但神经元免疫反应强度显著减弱(P<0.01)。研究结果提示,衰老过程中猫小脑皮质出现神经元Glu的表达增强、GABA的表达减少等,可能是小脑神经元丢失和精确调控能力下降等的重要原因之一。     

猫初级视皮层神经元不依赖于图形取向的方向调谐

设计并利用运动“随机”线条图研究了猫初级视皮层(V1)共91个细胞的方向调谐特性.结果表明, V1区神经元的方向选择性除了存在基于图形成分取向的机制以外,还存在不基于取向因素的机制.当刺激图形中的取向或非取向因素增强时,神经元的方向调谐也会相应转变.     

老年猫视皮层细胞对刺激反应的对比敏感度下降伴随皮层内抑制作用减弱(英文)

对人类和动物的心理学研究证实,老年个体的视觉对比敏感度相对青年个体显著下降。为揭示其可能的神经机制,采用在体细胞外单细胞记录技术研究青、老年猫(Felis catus)初级视皮层(primary visual cortex,V1)细胞对不同视觉刺激对比度的调谐反应。结果显示,老年猫V1细胞对视觉刺激反应的平均对比敏感度比青年猫显著下降,这与灵长类报道的研究结果相一致,表明衰老影响视皮层细胞对视觉刺激反应的对比敏感度是灵长类和非灵长类哺乳动物中普遍存在的现象,并可能是介导老年性视觉对比敏感度下降的神经基础。另外,与青年猫相比,老年猫初级视皮层细胞对视觉刺激的反应性显著增强,信噪比下降,感受野显著增大,表明衰老导致的初级视皮层细胞对视觉刺激反应的对比敏感度下降伴随着皮层内抑制性作用减弱。     

S100蛋白在猫初级视皮层中分布及其年龄相关性变化

比较青年猫和老年猫初级视皮层(primary visual cortex)各层神经元密度,及S100蛋白在初级视皮层各层中的表达与分布,探讨其表达与分布的年龄相关性变化及意义.Nissl法显示初级视皮层各层神经元,免疫组织化学方法(SABC法)示S100蛋白免疫阳性(S100-IR)细胞.光镜下观察、拍照,计数初级视皮层各层中神经元密度和S100-IR细胞密度.S100-IR细胞在初级视皮层中分布呈现区域性特点,白质较灰质密集.与青年猫相比,老年猫初级视皮层神经元密度有下降,老年猫初级视皮层各层S100-IR细胞密度均有不同程度的显著增加(尤其是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ层),胞体较大,阳性较强.动物衰老过程中,初级视皮层存在着明显的星形胶质细胞反应性增生,这种增生可能对灰质层中神经元的丢失有补偿作用,并对维持老年个体初级视皮层形态结构和延缓老年动物初级视皮层功能衰退具有积极意义.     

脑光学成像技术揭示的猫初级视皮层方位倾斜效应

方位倾斜效应（ｏｂｌｉｑｕｅ ｅｆｆｅｃｔ）是人类普遍存在的视觉心理效应。为了检测其神经基础,我们采用脑光学成像方法,对猫初级视觉皮层较大范围内的水平－垂直方位光栅刺激敏感区和倾斜方位光栅刺激敏感区的大小及其反应强度进行了定量分析。结果表明：水平－垂直敏感区比倾斜角敏感区面积大,平均差异为４．７％;水平－垂直方位刺激引起的反应强度整体上比倾斜角方位刺激大。以上结果澄清了以往一些电生理研究结果的不同     

初级视皮层神经元非经典感受野研究的新进展

感觉皮层神经元的非经典感受野(简称"外周")对经典感受野(简称"中心")的调节作用广泛存在于哺乳动物中,被认为是感觉皮层神经元的基本特性.以初级视皮层神经元为例,刺激其外周能有效地调节刺激其中心引起的反应,这种作用主要是抑制性的.理解初级视皮层神经元的外周对中心的调节机制能够深入揭示哺乳动物的感觉皮层神经元信息处理的基本原则.本文综述了引起初级视皮层神经元非经典感受野对经典感受野调节作用的神经环路机制和计算模型研究的进展.     

用脑光学成像术研究不同空间拓扑位置猫初级视皮层的空间频率反应特性

采用基于内源信号的脑光学成像方法,在大范围视皮层研究了不同空间拓扑位置对应的皮层区的对光栅刺激空间频率反应特性。结果表明,周边视野对应区对高空间频率刺激反应极弱或没有反应,中心视野对应区对较宽的空间频率范围内的刺激均有反应,但对高频刺激反应更强;无论在周边对应区还是中心对应区,其视野越靠近中心,其空间频率调谐曲线和截止空间频率越靠近高频,而且这种过渡是平缓的。以上结果说明,猫初级视皮层空间频率反应     

猴和猫初级视皮层细胞方向选择性及其功能组织的比较研究

虽然许多视皮层区内的方向选择性细胞以柱状方式排列组构, 但猴初级视皮层(V1)区方向选择性功能组构仍然不甚明了. 定量地比较研究了猴和猫初级视皮层方向选择性细胞的比例、选择性强度和功能组织, 结果表明, 猴的方向选择性细胞的比例比猫少, 选择性强度和方向功能组织的程度均显著地比猫弱, 提示这些种属差别可能源于其神经通路的不同.     

乌拉坦对青、老年猫视皮层神经元反应特性的影响(英文)

以前的电生理研究结果显示, 老年哺乳动物视皮层细胞的自发反应及对视觉刺激的诱发反应比青年动物的显著增加, 而对光栅刺激的方位和运动方向选择性却显著下降。然而, 这种视皮层细胞功能的老年性改变是否因青、老年猫细胞对不同麻醉水平的敏感性差异引起尚不清楚。为探讨该问题, 以常用的麻醉药——乌拉坦(Urethane)为实验对象, 通过改变其麻醉剂量分别记录青、老年猫初级视皮层细胞对不同方位和运动方向光栅刺激的调谐反应。研究结果显示, 在基础麻醉量的基础上, 累积增加 50 mg 和 100 mg 乌拉坦对青、老年猫视皮层细胞的自发反应和诱发反应以及对光栅刺激方位和运动方向的选择性不产生显著影响, 累积增加 150 mg 乌拉坦会导致青、老年猫视皮层细胞对视觉刺激的反应性下降, 但下降的幅度相似。以上研究结果表明, 不同剂量的乌拉坦对青、老年动物视皮层细胞的反应性具有相似的影响。     

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。     

青年猫与老年猫初级听皮层GABA_A受体免疫表达的比较研究

目的对5只老年猫(12岁,3-3.5kg)与5只青年猫(2岁,3-3.5kg)初级听皮层(AI)γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)A受体神经元进行免疫表达比较研究,探索老年猫与青年猫初级听皮层(AI)GABAA受体年龄性变化及产生可影响的生理作用。方法运用免疫组织化学反应与免疫印迹相结合的方法对不同年龄组动物(AI)组织进行染色。光学显微镜下观察、拍照;免疫组织化学阳性反应示GABAA R-IR(GABAA receptor-immunoreaction)神经元形态、密度及分布;免疫印迹示GABAA受体蛋白含量变化。结果老年猫的AI区GABAA R-IR神经元密度比青年猫的GABAA R-IR下降了29.19%,阳性反应强度减弱了20.7%,老年猫阳性反应细胞占神经元总数百分比比青年猫的减少了5.32%;老年猫的GABAA受体蛋白表达量比青年猫的下降了23.16%。结论初级听皮层GABAA受体细胞及受体表达下调可能是老年个体听觉功能减退的重要原因。     

猫丘系层Glu与GABA表达的年龄相关性变化

为探讨青年猫和老年猫丘系层谷氨酸（Glu）与γ-氨基丁酸（GABA）表达的年龄相关性变化,利用Nissl染色显示丘系层神经元,免疫组织化学ABC法标记Glu和GABA免疫阳性神经元。光镜下观察、拍照,对Glu和GABA能免疫阳性神经元分别计数并换算成密度。利用IPE软件测量Glu和GABA免疫阳性反应灰度值（免疫阳性强度与灰度值成反比）。结果显示,Glu和GABA阳性反应神经元、阳性纤维及其终末在青年猫及老年猫丘系层均有分布。与青年猫相比,老年猫丘系层Glu能免疫阳性神经元密度显著增大（p〈0.01）,免疫阳性反应灰度值显著降低（p〈0.01）,免疫阳性反应显著增强;GABA能免疫阳性神经元密度显著下降（p〈0.01）,免疫阳性反应灰度值显著升高（p〈0.01）,免疫阳性反应显著减弱。结果提示,衰老过程中猫丘系层Glu的表达增强和GABA的表达减弱导致兴奋性神经递质和抑制性神经递质之间的平衡失调,可能是视觉、听觉、躯体感觉等单感觉功能衰退及多感觉整合功能增强的主要原因之一。     

氯胺酮和乌拉坦对猫视皮层细胞中刺激诱导的c-fos表达的影响

氯胺酮(ketamine)和乌拉坦(urethane)对神经细胞活动的影响大小和机制尚存在争议。c-fos是刺激依赖表达的立早基因(immediate early genes),其表达量可反应神经细胞活动的强弱。该研究通过免疫组织化学方法比较观察乌拉坦和盐酸氯胺酮急性麻醉对猫初级视皮层细胞中刺激依赖的c-fos蛋白表达的影响。结果显示,氯胺酮组和乌拉坦组初级视皮层各层神经元密度与对照组无显著差异;乌拉坦组视皮层c-fos蛋白免疫阳性细胞密度和免疫反应强度与对照组无显著差异;而盐酸氯胺酮组视皮层细胞中c-fos蛋白免疫阳性细胞密度及免疫反应强度均显著降低。即氯胺酮对视皮层细胞反应的抑制作用较强,而乌拉坦的抑制作用不显著。     

初级视皮层神经元响应反应与撤反应的朝向选择性

朝向选择性是初级视皮层(17区或V1)神经元的基本性质,在图形感知中起着关键作用.同时这些神经元对于持续时间大于100 ms的视觉刺激具有清晰的响应反应(Onset responses)和撤反应(Offset responses).以往的研究只关注响应反应的朝向选择性,而忽视了对撤反应的朝向选择性研究.我们比较了响应与撤反应的朝向调谐性质,大多数细胞的撤反应与响应反应基本上具有相似的最优朝向,而撤反应的朝向调谐宽度有窄于响应反应的趋势,撤反应的最优延迟普遍滞后于响应反应的最优延迟.撤反应的朝向选择性略强于响应反应和具有显著长的反应延迟提示,皮层内的反馈输入可能在形成撤反应的朝向选择性中起着作用.本研究揭示了撤反应的朝向选择性在刺激朝向的连续表征和主体在形状知觉的后期对朝向的精细区分中起着作用.     

纹外皮层PMLS区反馈投射对初级视皮层神经元反应特性的影响

神经系统中存在大量下行投射,与上行输入一起形成复杂的前馈与反馈回路,调控神经信号的传导和处理,但目前对皮层内反馈投射的功能作用认识还比较薄弱.通过微量注射抑制性神经递质γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA),使猫纹外皮层后内侧外上雪氏区(area posteromedial lateral suprasylvian,PMLS)局部可逆性失活,使用胞外记录方法,研究初级视皮层17区神经元反应特性的变化.实验结果显示,PMLS区失活后,17区细胞对运动刺激的反应总体减弱,反应的相对稳定性基本不变,最高发放率/自发之比有所下降.与此同时,细胞的方向选择性指数减小,朝向选择性无显著变化.除少数"双向"反应细胞外,绝大部分细胞的最优方向基本不变.进一步分析发现,细胞对各个方向刺激的反应普遍下降,最优方向上的下降程度最大,是导致方向选择性减弱的主要原因.这些结果表明,PMLS区反馈投射可增强初级视皮层的方向选择性,而对朝向选择性影响有限.这一作用特点体现了PMLS区在皮层中偏重处理运动视觉信息的功能.     

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.     

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。