2003年国际生物学奥林匹克竞赛理论试题(3)

行为学35.在什么条件下,巴甫洛夫的条件反射会最优化:A.无条件刺激在条件刺激之前;无条件刺激比条件刺激强B.无条件刺激在条件刺激之前;无条件刺激比条件刺激弱C.无条件刺激在条件刺激之前;条件刺激比无条件刺激强D.无条件刺激在条件刺激之前;条件刺激比无条件刺激弱36.人们深入研究了布谷鸟(Cuculuscanorus)和它的寄主作用一个尚未终结的协同进化,布谷鸟在一种小型雀型目鸟类(Passeriformes)的巢中产蛋寄生。由于协同进化,布谷鸟和它的寄主产生不同的行为。下列句子是真的:1)寄主在下午产蛋2)布谷鸟吃寄主蛋3)寄主攻击布谷鸟4)布谷鸟产…     

Orexin受体1对摄食条件反射的调控研究

目的:观察Orexin受体1对摄食条件反射的调控研究。方法:将40只大鼠随机分为四组,分别为NS/NS组,SB/SB组,NS/SB组,SB/NS组,每组10只大鼠,给予大鼠八组"条件刺激-无条件刺激(CS-US)"训练,给予无条件刺激后立即进行条件刺激,每组进行训练前30 min给予SB或生理盐水(NS)。获得性训练后,给予2组反射消失性训练,即给予8次条件刺激。条件刺激是给予大鼠10 s,2kHZ声音刺激,无条件刺激是直接给予大鼠食物。结果:给予条件刺激后,四组大鼠摄食行为均明显增加,摄食间隔均明显缩短,当条件刺激强度增加时,摄食行为也增加,而预先给予SB,与NS/NS组相比,其余组大鼠摄食行为相对减少(P0.05),摄食间隔增加。消失性训练中,与NS/NS,NS/SB组相比,SB/NS组和SB/SB组大鼠摄食行为明显减少(P0.05)。与其他三组大鼠相比,SB/NS组大鼠摄食间隔缩短。预先给予SB使后两次刺激后摄食间隔明显增加(P0.05)。结论:OX1R信号通路调控摄食反射的产生和消失。     

不同的声音强度对大鼠听皮层神经元特征频率可塑性的影响

目的：探讨声音强度对大鼠听皮层神经元特征频率可塑性的影响。方法：采用常规电生理学细胞外记录技术,测定不同声刺激强度下,听皮层神经元的特征频率和调谐曲线,比较条件刺激前后的变化。结果：在条件刺激声频率和神经元的特征频率相差±1.0kHz范围内,条件刺激诱导的神经元特征频率可塑性与条件刺激强度有关,较高的刺激强度比较低刺激强度诱导的特征频率可塑性概率高;特征频率可塑性的概率与神经元的频率调谐曲线类型相关,但这种相关几乎不受条件刺激声强度影响。结论：条件声刺激强度可明显影响大鼠听皮层神经元特征频率的可塑性。     

条件反射形成过程中猴大脑皮层电活动变化的一些观察

实驗在5只成年中国产猕猴(Macaca Mulatta)身上进行。利用在条件反射实驗前不足以引起皮层誘发电位的弱閃光刺激,結合以前肢皮肤电刺激建立条件反射。实驗証明,在条件反射形成的初期和消退过程中,同样強度的弱閃光刺激能在大脑皮层枕叶和頂叶引起明显誘发电位,它的出現早于前肢的条件运动反应。在条件反射巩固之后,弱閃光不再明显地引起誘发电位,而在条件刺激时只有皮层自发电位的去同步化出現,或者甚至不出現大脑皮层电活动的显著变化。     

电刺激大鼠坐骨神经诱发海马齿状回突触可塑性研究

观察电刺激大鼠坐骨神经引起海马齿状回诱发场电位的变化,探讨外周传入信息在海马的可塑性以及海马在痛觉调制中的作用。共记录了28只大鼠海马齿状回诱发场电位,平均幅度(23.73±1.12)μV,潜伏期(198.46±5.91)ms。不同条件刺激引起的反应包括:高频条件刺激使海马齿状回诱发场电位幅度降低;低频条件刺激使海马齿状回诱发场电位幅度增大。结果提示,电刺激坐骨神经可在海马齿状回记录到诱发场电位,不同的条件刺激可引起诱发场电位的不同变化,表现为突触传递效能增强或降低,海马对外周传入信息及痛觉起一定的调制作用。     

关于家鸽单眼条件反射的研究

本工作采用食物性运动条件反射的方法和将 GABA 直接注于大脑皮层表面的方法,对家鸽的单眼条件反射进行了研究。获得以下结果:(1)在家鸽单眼和双眼条件反射的建立速度没有显著差别。条件刺激与非条件刺激结合8—15次后出现条件反射,结合30—40次后条件反射趋向巩固。(2)在条件反射巩固初期,即条件刺激与非条件刺激结合约70次时,由光刺激一眼所建立的食物性条件反射能向另侧眼传递,唯刺激另侧眼所引起的反应较弱,潜伏期较长;在条件反射巩固后期,即条件刺激与非条件刺激结合约400次时,这种传递现象即不复存在。(3)将0.4%的 GABA 0.03毫升注于左侧大脑皮层表面,可引起右眼对光刺激的条件反射的抑制;而将同样剂量的 GABA 注于右侧大脑皮层时,并不引起该条件反射的显著变化。对节拍器声的条件反射,在大多数动物均未受影响,只在少数动物有减弱现象。在实验过程中以注射等容量的生理盐水作为对照,未曾发现条件反射的任何变化。根据上述实验结果可以认为,在家鸽由光刺激一侧眼所建立的条件反射有逐渐集中于一侧的趋势,条件反射在两眼间的传递现象随结合次数的增加而不出现。注射 GABA的实验结果说明,在家鸽单眼对光刺激的条件反射主要与对侧大脑半球有关,同时也指出了鸟类大脑皮层在实现条件反射活动中的可能意义。     

蛋白分子的变构作用是学习过程的基本机制

本文综述了近年在学习记忆神经机制研究中的新进展,分析了腺苷酸环化酶、NMDA受体蛋白和S₁₀₀酸性蛋白等分子发生变构作用的条件及其与学习记忆过程的关系。这些蛋白分子的变构作用既制约于条件刺激又决定于非条件刺激,两种刺激的结合就会实现较大的生物效应。这一规律表明,这些蛋白分子的变构作用是学习过程的基本机制。     

豚鼠齿状回颗粒细胞在追踪性眨眼条件反应巩固过程中的活动

海马在追踪性眨眼条件反应的巩固过程中发挥重要作用,但解剖学上与其紧密联系的齿状回在此过程中的作用尚不清楚. 实验拟观察齿状回颗粒细胞在追踪性眨眼条件反应巩固过程中的放电活动,阐明齿状回在此海马依赖任务中所发挥的作用. 条件反射组动物 (n=8) 首先接受 200 ms 声音条件刺激,间隔 600 ms 后,再被给予 200 ms 吹气非条件刺激,多次重复配对,建立追踪性眨眼条件反应. 对照组动物 (n=8) 接受非配对出现的上述两种刺激. 采用在体单细胞外记录技术,研究习得条件反应豚鼠的齿状回颗粒细胞在条件反应巩固过程中的放电活动. 结果显示:a. 通过 14 天的训练,条件反射组动物均建立了追踪性眨眼条件反应,而非配对组动物则没有建立该条件反应;b. 齿状回颗粒细胞在追踪性眨眼条件反应的巩固过程中表现出不同的活动模式,如在声音条件刺激、间隔期或吹气非条件刺激出现后活动的增强. 这些结果提示:齿状回可能参与巩固追踪性眨眼条件反应所需的神经环路,其颗粒细胞在追踪性眨眼条件反应巩固过程中可能编码不同的信息.     

一种新型训练蜜蜂装置的初步探索

根据巴甫洛夫条件反射原理,设计制作了一种新型训练蜜蜂的自动装置。该装置利用气压系统传输条件刺激、液压系统传输非条件刺激、步进电机驱动受训蜜蜂,自动红外检测伸吻并记录,并通过计算机控制条件刺激和非条件刺激的强度,以及刺激时间,实现对训练蜜蜂过程的精确控制。该蜜蜂训练装置一轮可训练10头蜜蜂,实现了训练过程的自动化。经过试验测试,该训练装置控制准确,稳定可靠,操作方便。结合装置配套的训练模式,训练成功率可达58%。     

脑啡肽是交感神经节中突触前抑制递质

交感神经节中有脑啡肽神经末梢,可能以突触前抑制的方式抑制胆硷能神经的传递。Konishi等在成年豚鼠游离的交感肠系膜下神经节中进行了实验性研究。用细胞内记录法记录神经节细胞的EPSP_S。通过一对电极给一小束肠系膜下神经(节前纤维)试验刺激,以诱发快的EPSP_S,而对其余的节前纤维,通过另外的电极给予条件刺激。肠系膜下神经节中的脑啡肽神经末梢是节前纤维,给条件刺激(50Hz,8秒)以后,试验刺激引起的EPSP的平均值减小,约为条件刺激前试验刺激引起的EPSP的50%,抑制持续2～4分钟。纳络酮(1～3μM)可以清除条件性节前纤维刺激对胆硷能EPSP的抑制效应,相同浓度的纳络酮也几乎可完全阻断作用很强的脑啡肽拟似物[D-Al_α~2]-甲-脑啡肽(0.3～2μM)对胆硷能EPSP_S的抑制作用。纳     

一些药物对条件刺激引起的大鼠垂体前叶促肾皮素分泌的影响

大鼠經80次“恐惧”条件反射訓练后,当被放入条件反射箱內或給予鈴声条件刺激, 腎上腺內抗坏血酸含量均明显降低,降低的程度与电刺激(60伏特)所引起者几乎相等。而未經过“恐惧”条件反射訓练的大鼠,于接受同样鈴声刺激后,腎上腺抗坏血酸含量并不降低。 預先注射皮质激素、氯丙嗪、利血平、嗎啡或戊巴比妥鈉等药物,对上述大鼠条件刺激引起的ACTH分泌有不同程度的抑制作用。氯丙嗪、利血平及嗎啡并能显著地抑制大鼠对环境的躲避条件反射。皮质酮和戊巴比妥鈉則无这种作用。文章內討論了上述5种药物抑制垂体分泌ACTH的作用机制。     

宽频噪音对谷氨酸中毒损伤AD模型大鼠不同脑区NMDAR1(ζ1)、NMDAR2A(ε1)亚基表达的影响

目的:观察AD大鼠模型颞叶和额叶在98 dB宽频噪音暴露5 min后不同脑区NMDAR1(ζ1)、NMDAR2A(ε1) 表达的影响.方法: 采用Western Blot及 RT-PCR技术,结合ABR测定方法.结果:①AD模型组大鼠、空白对照组大鼠在98 dB宽频噪音暴露5 min后额叶、颞区、海马及小脑NMDAR1(ζ1)亚基表达无明显差异,但AD模型组表达明显弱于空白对照组;②生理盐水组加噪音后NMDAR1(ζ1)亚基小脑表达最强,颞叶最弱; NMDAR2A(ε1)表达最强为颞叶,海马最弱.③在海马三组大鼠NMDAR1(ζ1) 、NMDAR2A(ε 1)亚基表达有较明显的下调趋势;④空白对照组大鼠NMDAR1(ζ1)、NMDAR2A(ε1)亚基mRNA表达各区无差异.⑤AD模型组大鼠颞叶、海马NMDAR2A(ε1) 表达明显减弱 ,最弱为小脑,额叶次之.结论:噪音刺激抑制AD大鼠模型海马NMDAR1(ζ1)亚基表达,且不在mRNA水平.噪音刺激抑制AD模型大鼠颞叶、海马NMDAR2A(ε1) 亚基表达,且有部位差异,在mRNA水平已调节.     

电刺激猫睾丸神经对睾丸睾酮分泌和血流速度的影响

本研究以睾丸神经分布丰富的成年雄性家猫为实验动物,采用２５Ｈｚ的强脉冲（５０－７０Ｖ）或弱脉冲（２０－２５Ｖ）刺激其睾丸精索上神经（ＳＳＮ）和下神经（ＩＳＮ）,并对其左侧睾丸静脉做导管以便测定睾丸睾酮分泌及血流速度等生理参数。结果表明,对ＳＳＮ进行电刺激,睾丸静脉血流速度在强刺激期间立即下降４４．８７％,但刺激之后又迅速恢复,而在弱刺激期间虽未发生变化,但刺激之后却显著减少２７．２５％;睾酮分泌在强刺激期间虽然下降４２．０１％,但刺激之后又平均增加２．５倍,相反,它在弱刺激期间增加８７．３３％,并且在刺激之后继续增加,最高时比刺激前平均增加４倍。与ＳＳＮ不同,对ＩＳＮ进行电刺激,血流速度虽然在强刺激期间升高１２．３１％,而刺激之后却呈下降趋势,然而,它在弱刺激期间和刺激之后却都未发生显著变化;睾酮分泌则无论是用强或弱刺激均未出现显著变化。因此,本研究结果表明,神经系统直接参与调节睾丸睾酮的分泌,为进一步深入研究神经与睾酮分泌之间的关系提供了可靠的依据。     

弱背景噪声对大鼠听皮层神经元频率调谐的影响

在自然环境中,人和动物常在一定的背景噪声下感知信号声刺激,然而,关于低强度的弱背景噪声如何影响听皮层神经元对声刺激频率的编码尚不清楚.本研究以大鼠听皮层神经元的频率反应域为研究对象,测定了阈下背景噪声对79个神经元频率反应域的影响.结果表明,弱背景噪声对大鼠初级听皮层神经元的听反应既有抑制性影响、又有易化性影响.一般来说,抑制性影响使神经元的频率调谐范围和最佳频率反应域缩小,易化性影响使神经元的频率调谐范围和最佳频率反应域增大.对于少数神经元,弱背景噪声并未显著改变其频率调谐范围,但却改变了其最佳频率反应域范围.弱背景噪声对63.64%神经元的特征频率和55.84%神经元的最低阈值无显著影响.神经元频率调谐曲线的尖部比中部更容易受到弱背景噪声的影响.该研究结果有助于我们进一步理解复杂声环境下大脑听皮层对听觉信息的编码机制.     

躯体传入冲动对丘脑腹后外侧核单位电活动的影响

实验在筒箭毒制动和人工呼吸维持下的清醒家兔上进行.用玻璃微电极在丘脑腹后外侧核(VPL)记录正中神经和腓神经刺激所引起的单位反应。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类纤维的传入冲动能特异地分别激活VPL内不同的神经元;这四类纤维的传入冲动能非特异地激活另一些神经元—R神经元。能被Ⅱ类纤维激活的14个βγ神经元和R神经元的活动不受对侧同名神经Ⅱ和Ⅳ类纤维条件刺激的影响;但对侧同名神经Ⅱ和Ⅳ类纤维的条件刺激对那些能被Ⅳ类纤维激活的C神经元和R神经元的活动有显著的抑制作用,使其长潜伏期的第二串放电的频率和时程减低。     

电刺激幼兔大脑皮层所致的易化效应

在多个(或单个)3—8倍阈值(T)的阈上刺激作为“条件刺激”后,树突电位较对照明显增大。反应增大的时程最长达20分钟。现将此易化现象报道于后。     

POLG1外显子1、3、4、7突变与弱精子症的相关性及其对mtDNA和4977bp缺失的影响

为了探索POLG1外显子1、3、4、7突变与弱精子症的相关性及对mtDNA序列突变和4977bp缺失的影响,按WHO标准收集了120例弱精子症和101例精子活力正常的精液标本,经PCR测序分析POLG1外显子1、3、4、7突变,继而测序检测9例外显子4c．948G〉A突变的弱精子症标本、9例无C．948G〉A突变的弱精子症标本和9例正常对照标本的mtDNA全序列,利用巢式PCR技术分析94Pie．948G〉A突变标本、9例无C．948G〉A突变的弱精子症标本和9例对照标本的4977bp缺失。结果显示：在120例弱精子症中发现P说G,外显子4c．948G〉A突变9例（7．5％）,显著高于对照组（0％,P〈0．05）。c．948G〉A突变组mtDNA全序中突变率与对照组比无统计学差异俨〉0．05）。作者关注的两组中,突变数有差异的位点累积突变频次突变组显著高于对照组俨〈0．05）,但与无C．948G〉A突变的弱精子症标本的累积突变频次比较无统计学意义;突变组mtDNA4977bp缺失率（7／9,77．8％）显著高于对照组（2／9,22．2％,P〈0．05）和无c．948G〉A突变的弱精子症组（2／9,22．2％,P〈0．05）。以上结果提示,弱精子症的发生可能与POLG,c．948G〉A突变有相关性,弱精子症线粒体DNA某些位点的累积突变率增高,但可能不是POLGlc．948G〉A突变引起;c．948G〉A突变可能会增加mtDNA4977bp缺失,从而影响精子线粒体功能,导致精子活动力下降。     

盐爪爪耐盐相关基因的cDNA-AFLP分析

以不同浓度NaCl(0、100、200、300、400和500 mmol/L)处理生长了4周的盐爪爪(Kalidium foliatum),48h后取其幼嫩叶片用于RNA提取,并进行了cDNA-AFLP表达差异分析.结果表明,用256对引物扩增出连续性差异片段155条,按照NaCl浓度升高的顺序,划分为8种差异带类型,即强→弱"、弱→强"、有→无"、无→有"、有→无→有"、无→有→无"、强→弱→强"和弱→强→弱".测序后获得176个新表达序列标签(ESTs),已将长度大于100 bp的162个ESTs登录到GenBank,登录号为HO205290~HO205450.经BLAST序列比对分析发现,盐爪爪的耐盐性可能与能量、新陈代谢、防御、转运、转录和翻译等相关蛋白有关.     

C57BL/6小鼠听皮层脑片的长时程增强特性

采用脑片细胞外记录群体细胞兴奋性突触后电位方法,在成年C57BL／6小鼠听皮层上,研究长时程增强(10ng-termpotentiation,LTP)特征。用100Hz高频电脉冲刺激听皮层白质,可在听皮层灰质Ⅱ/Ⅲ层记录到明显的LTP。根据条件刺激后LTP的变化特征,将其分为缓慢上升(A类)和短暂快速上升(B类)两种类型。使用模拟的θ节律刺激参数,可更有效地诱导听皮层LTP,其群体细胞兴奋性突触后电位斜率增加更为明显(P＜0．01),诱导成功率也更高。     

刺激隐神经中C类纤维诱发的小脑浦肯野细胞简单锋电位反应

用玻璃微电极记录了猫小脑浦肯野细胞的简单锋电位(PC-SS)。在标准化互协方差函数图中,PC-SS自发放电无明显波峰;弱刺激隐神经只引起A类纤维传入时,PC-SS出现A类诱发放电反应(A-CED),它包括潜伏期为16.7±0.9ms的早反应和270.8±12.8ms的晚反应。用极化电流选择性阻滞A类纤维传导后,强刺激只引起C类纤维单独传入时,出现潜伏期为142.4±4.3ms的C类诱发反应(C-CED)。强刺激同时引起A类和C类纤维传入时,只出现A-CED而不出现C-CED。按标准化功率谱密度函数分析,PC-SS自发放电可分为两种类型。一类为高峰型,最大能量峰值平均为15.7±4.7×10~(-3),峰频为4.07±1.67Hz;刺激A类纤维使峰值增大,而刺激C类纤维却使峰值减小。另一类为低峰型,峰值为8.4±1.4×10~(-3),峰频为3.67±2.90Hz。刺激A类和C类纤维均使峰值增大,前者增大更多,但峰频均无显著性变化。上述结果表明,C类纤维传入可以到达小脑浦肯野细胞,引起特异的PC-SS放电反应。