大鼠多通道在体记录

多通道在体记录技术,能在自由活动的动物脑内,观察和记录局部脑区群体神经元的活动状况,是分析大脑神经信息编码的有力工具。要开展多通道在体记录研究,多电极阵列驱动器的设计非常关键,也是实现该技术的一大难点。根据转动螺杆推动螺帽移动的机械驱动原理,作者设计了适合大鼠多通道在体记录的、独立可调式16道电极阵列驱动装置。通过该装置,可对16道记录电极中的任意一道进行独立驱动,从而控制每根记录电极在大鼠大脑中的垂直记录位置。运用该多电极阵列驱动装置,对大鼠单侧海马脑区的多通道在体记录表明,在大鼠海马CA1区,存在不同放电波形和放电模式的神经元,它们分别与海马CA1区的锥体神经元和中间神经元相对应。一般锥体神经元动作电位的放电波形较宽,放电频率则较低。在海马CA1区还存在编码空间环境中特定位置信息的神经元,被称为位置细胞。这些位置细胞在某一空间环境中有各自对应的反应区域,在该区域内位置细胞的放电频率增加,在区域外则基本维持在一较低的活动水平。     

大鼠多通道在体记录北大核心

多通道在体记录技术,能在自由活动的动物脑内,观察和记录局部脑区群体神经元的活动状况,是分析大脑神经信息编码的有力工具。要开展多通道在体记录研究,多电极阵列驱动器的设计非常关键,也是实现该技术的一大难点。根据转动螺杆推动螺帽移动的机械驱动原理,作者设计了适合大鼠多通道在体记录的、独立可调式16道电极阵列驱动装置。通过该装置,可对16道记录电极中的任意一道进行独立驱动,从而控制每根记录电极在大鼠大脑中的垂直记录位置。运用该多电极阵列驱动装置,对大鼠单侧海马脑区的多通道在体记录表明,在大鼠海马CA1区,存在不同放电波形和放电模式的神经元,它们分别与海马CA1区的锥体神经元和中间神经元相对应。一般锥体神经元动作电位的放电波形较宽,放电频率则较低。在海马CA1区还存在编码空间环境中特定位置信息的神经元,被称为位置细胞。这些位置细胞在某一空间环境中有各自对应的反应区域,在该区域内位置细胞的放电频率增加,在区域外则基本维持在一较低的活动水平。     

海马位置细胞研究进展

位置细胞是与动物行为活动所处位置密切相关并具有复杂锋电位的海马锥体细胞,是脑内认知地图的基本组成单元。当个体处于特定的“位置野”时,相应的位置细胞呈现最大放电。位置细胞并非单纯的感觉神经元,内、外源性信息输入均可影响位置细胞的放电活动,使位置野表现出一定的可塑性。本文对近年来关于海马位置细胞的发现、分布及其电生理特性等研究进行了综述。     

应激诱发的海马神经元突触增强参与大鼠的新环境学习

本文旨在研究应激对海马新环境空间学习记忆的损伤作用机制.在大鼠海马CA1区埋植电极,刺激schaffer侧枝记录CA1区树突层的兴奋性突触后场电位(field excitatory postsynaptic potential,fEPSP),探索应激对火鼠新环境空间学习的突触可塑性的影响.同时研究了再次新环境空间学习时...     

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.     

利用粒子滤波重建位置细胞编码的运动轨迹

粒子滤波解码算法在神经信息解码中已有较多应用,但在海马区位置细胞集群编码的运动轨迹重建中极其少见.针对大鼠海马区位置细胞的神经元响应特性,采用二次指数泊松方程建立了大鼠运动轨迹的位置细胞集群状态空间编码模型,然后利用仿真数据和实测数据研究了粒子滤波在大鼠运动轨迹重建中的性能,并与扩展卡尔曼和无迹卡尔曼重建算法进行了对比.仿真数据重建结果显示,与后两种算法相比,在相同的重建精度下,粒子滤波算法需要的位置细胞个数相对更少.实测数据重建结果显示,粒子滤波算法重建的轨迹与真实轨迹之间的相关系数和均方根误差均优于扩展卡尔曼和无迹卡尔曼重建算法.这些结果表明,粒子滤波算法不仅能够高效地利用位置细胞集群编码信息,而且具有更高精度的轨迹重建性能,将为空间认知神经机制的深入研究提供有力的技术支持.     

海马神经元参与空间定位的长时程记忆

众所周知 ,海马参与长时记忆的贮存和巩固。有报道表明 ,在研究记忆和神经可塑性的实验中 ,海马神经元放电发生短期的改变 ,但一直没有实验证据表明有持久性的神经元活动的变化。最近 ,Ｌｅｖｅｒ等人的研究表明 ,将大鼠置于两种不同几何形状的封闭环境中 ,海马的空间定位神经元对同一位置的反应会逐渐发生偏差 ,这种偏差对环境形状是特异的 ,不依赖于任何确定的奖赏 ,能够持续存在达一个月以上 ,并且当动物转移至同样形状的新环境中时保持不变。作者在大鼠脑内植入微电极以进行细胞外记录。将动物置于相同材料制成的圆形或正方形盒子中 ,监…     

猫视皮层神经元对光栅反应最优方位在视网膜上分布特性的研究

用金属微电极记录了114个猫皮层17、18区细胞对不同方位光栅图象刺激的反应。细胞最优方位与其感受野中心在视网膜的位置间有系统性关系,即最优方位总是倾向于垂直于各感受野中心与视网膜中心区(area centralis)的连线。这一规律对在18区或17、18区全体记录到的细胞而言,有统计意义。 在17、18区内,仅对于感受野位于视网膜离心度(eccentricity)大于9°视角的细胞、具有较窄感受野(宽度小于2.5°)的细胞以及感受野处于视网膜垂直经线附近的细胞,上述规律才有统计意义,而对感受野离心度小于9°的细胞、感受野宽度大于2.5°的细胞以及感受野在倾斜经线附近的细胞,上述规律不明显。     

海马位置细胞对空间信息的处理

海马位置细胞接收各种来源的空间信息后,可对这些信息进行加工处理,在海马内形成认知地图或加强联合皮层内细胞集群的突触联系以形成对空间位置的永久记忆。海马内的空间信息输出后,在伏核（nucleus accumbens,NAC）。内与其它来源的信息进行整合,最终通过运动环路形成目标指向性行为。     

猫18区简单细胞感受野的时空结构

通过测量感受野内不同空间位置的时间传递函数,研究了猫18区简单细胞感受野的时空结构.不同位置在时间特性上的差异主要表现在绝对相移上.绝对相移与位置的关系有两类:一类随位置变化绝对相移呈现连续性改变;另一类随位置变化绝对相移发生180度跳变.将频域特性进行反Fourier变换可得到感受野在时空域的表达.连续变化型的时间特性和空问特性不能分离,其时空结构倾斜.跳变型的时空特性可以分离,在时空平面内不具有倾斜结构.根据感受野内不同位置的绝对相移可以预测神经元的最佳运动方向和最佳空间频率.     

鸽子在动物机器人领域的研究进展

鸽子具有集群和归巢习性,善于远途负重与持续飞行,导航和空间认知能力卓越,近年来被广泛应用于动物机器人研究。鸽子机器人通过对鸽子脑内特定的神经靶点施加神经信息干预以实现运动行为控制。本文根据鸽脑内的分层多级神经调控靶点分布,分别对基于感觉系统、动机和情绪系统或皮层以及中脑运动区的鸽子机器人研究进展进行分类综述,以期为进一步利用鸽子机器人开展空间感知、侦察勘测和反恐搜救等应用研究提供参考和指导。     

猫纹状皮层神经元整合野结构的对称性及空间总合特性

用正弦调制的移动光栅刺激传统感受野和整合野,测量了猫纹状皮层神经元整合野各亚区的范围、抑制程度和亚区间的空间总合特性。结果表明：⑴整合野的两个侧区（以及两个端区）之间具有相同的作用性质（抑制或易化）。⑵大多数整合野的两个侧区（以及两个端区）的范围相等或大致相等。⑶抑制型整合野的两个侧区（以及两个端区）间对细胞反应的抑制程度显著相关。⑷两个侧区（以及两个端区）之间的空间总合具有非线性特性,侧区间总合与端区间总合的非线性程度相同。以上结果提示,整合野的两个共轭对称的亚区可能是由同一个与感受野同心重叠的大区域构成。     

NO前体和供体对大鼠海马脑片神经元活动的影响

应用细胞记录单位放电技术,在大鼠海马脑片上观察了左旋精氨酸,Ｎ－硝在左旋精氨酸,ＳＩＮ－１,及亚甲基蓝对ＣＡ１区神经元自发放电的影响,旨在了解左旋精氨酸;ＮＯ通路在海马放电中的作用及其可能的机制。实验结果如下：１．用Ｌ－ａｒｇ（１ｍｍｏｌ／Ｌ）灌流海马脑片２ｍｉｎ,在５４个放电单位中有４２个单位放电频率降低,１２个单位无明显反应。     

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.     

脑中的空间导航系统—place cell和grid cell的发现

<正>2014年诺贝尔生理或医学奖被授予了美英双国籍的神经生物学家John O’Keefe以及挪威的神经生物学家May-Britt Moser和Edvard Moser夫妇,以表彰他们在place cell(位置细胞)和grid cell(格点细胞)上的神经生理学工作.他们的研究发现了位于大脑海马及内嗅皮层中的一些对空间位置有特异性的特殊神经元,这些神经元构成了一个精巧的定位系统,使人们能够认知自己在空间中所处的位置,并帮助人们进行导航.     

通天草提取物对Aβ损伤SAMP8小鼠原代海马神经元细胞的保护作用及代谢组学研究

目的:采用代谢足迹技术探讨通天草提取物对Aβ损伤SAMP8小鼠原代海马神经元细胞的保护作用及其代谢机制。方法:采用MTT法测定细胞增值率测定Aβ损伤SAMP8小鼠原代海马神经元细胞的细胞增殖情况,在此基础上首次采用代谢足迹技术评价通天草提取物的疗效。聚焦关键代谢通路及相关代谢靶标,阐明其Aβ损伤SAMP8小鼠原代海马神经元细胞的发病机制和通天草提取物的作用机制。结果:MTT法测定细胞增值率结果 Aβ损伤SAMP8小鼠的原代海马神经元细胞的细胞活力明显减少,经代谢足迹技术研究发现,与同窝野生小鼠相比,Aβ损伤SAMP8小鼠的原代海马神经元细胞代谢异常主要集中在与神经细胞相关的叶酸代谢和牛磺酸代谢上,经高通量质谱解析及文献数据库检索确定了3个差异代谢物,分别是L-磺基丙氨酸(L-Cysteic acid)、二氢叶酸(Dihydrofolate)、分支酸(Chorismate),这些小分子代谢产物经通天草提取物干预后有明显的回调趋势。结论:通天草提取物对Aβ损伤SAMP8小鼠的原代海马神经元细胞具有一定程度的治疗作用,本次发现的3个生物标记物可能是Aβ损伤SAMP8小鼠的原代海马神经元细胞发病机制的潜在靶点,给予通天草提取物后这些标记物呈不同程度的回调趋势,为通天草提取物治疗阿尔兹海默病提供实验依据。     

复合刺激创伤后应激障碍模型大鼠重要脑区的病理变化

目的研究复合刺激创伤后应激障碍(PTSD)模型大鼠重要脑区的病理变化。方法成年SD雌性大鼠20只,随机分为正常组、模型组,每组10只。模型组按复合刺激方法建立PTSD大鼠模型,4周后对两组大鼠行高架十字迷宫和Morris水迷宫检测;行为检测结束后对大鼠大脑皮层和海马CA1、CA2、CA3区和齿状回进行HE染色和Nissl染色,观察其病理变化特点。结果正常组大脑皮层和海马各区细胞形态规则、分布均匀,核仁及边界清晰,胞质尼氏体丰富,无明显神经元变性坏死;模型组大脑皮层细胞形态较规则、分布均匀,无明显病理改变;海马CA1、CA3区细胞形态不规则,排列紊乱,细胞间隙增大,细胞数量减少,有较多空泡样细胞病变,CA3区更为明显;CA2区细胞排列较规则,分布较均匀;齿状回可见部分细胞排列疏松、细胞间隙增大、尼氏体数量减少。结论PTSD模型大鼠海马CA1、CA3区和齿状回均有不同程度的病理改变,为探讨PTSD患者的病理机制提供了实验依据。     

多通道在体记录技术——神经元放电与节律性场电位间的相位分析方法

本文旨在介绍神经元放电序列与节律性场电位间的相位分析方法。多通道在体记录技术能同时记录群体神经元和局部场电位的活动信号。神经元的放电活动一般表征为放电时间序列;而在局部场电位信号中,则包含有不同频率成分的周期性节律振荡。相位分析主要考察神经元放电时刻与周期性节律场电位相位间的相互关系。具体分析时,先运用Hilbert变换计算出某一频段节律场电位信号的瞬时相位值,然后再计算某一神经元放电序列中每个动作电位相对于该节律场电位的放电相位,最后通过考察这些放电相位的分布特性,来判断该神经元与该节律场电位相位间的放电相位关系。如一神经元放电序列对某种节律场电位的相位分布经统计检验不是随机的,则表明该神经元对这种节律场电位有放电锁相关系。Theta相位进动则是一种特殊的神经元放电与周期性节律场电位间的相位关系,也是海马位置细胞放电的基本特性之一。海马位置细胞在位置野内一般呈theta节律簇状放电模式,而相位进动是指每一theta波内放电的theta相位,相对上一theta波会逐渐提前。这一现象可通过对位置细胞放电的theta相位和动物实时位置使用线性模型来描述;并运用圆周线性相关分析法,计算它们之间的相关系数,从而研究位置细胞在位置野中的放电相对于theta相位的进动情况。通过相位分析,可以帮助我们了解神经元放电与节律性场电位信号间的时间信息编码特性。     

慢性复合应激对大鼠学习和记忆及海马神经元神经颗粒素表达的影响

目的探讨慢性复合应激对大鼠学习和记忆功能及海马内神经元神经颗粒素(neurogranin,Ng)表达的影响。方法成年雄性Wistar大鼠随机分为对照组和复合应激组,复合应激组动物每天无规律交替暴露于复合应激原环境中,为期6周。应激结束后,用Morris水迷宫测试大鼠空间学习和记忆成绩,同时用免疫组织化学方法观察海马各亚区Ng表达的变化,并用RT-PCR技术分析各组大鼠海马Ng mRNA水平的变化。结果Morris水迷宫测试显示,应激组动物寻找隐蔽平台潜伏期明显短于对照组(P<0.05);应激组大鼠海马DG和CA3区Ng的蛋白表达水平明显高于对照组(P<0.05),而两组海马CA1区的Ng的免疫反应性无明显差别;与对照组相比,应激组动物的Ng mRNA水平亦明显上调(P<0.05)。结论慢性复合性应激大鼠的学习与记忆能力增强;Ng在海马中的表达和Ng mRNA转录水平增高,提示Ng参与了该增强机制。     

应用多电极记录技术研究海马切片癫痫样放电的起始点和传播方向

弄清癫痫样放电的起始位置和传播方向对研究癫痫机制及其临床治疗有重要意义．为了解决这一问题,应用微电极阵列对低镁人工脑脊液诱导的Sprague-Dawley (SD)大鼠海马切片的癫痫样放电进行记录．分别用癫痫样放电的两种成分：场电位和多单元信号来确定癫痫样放电的起始位置和传播方向．首先计算并比较了海马切片锥体细胞层位置电极记录的癫痫样放电场电位的起始时间,由起始时间的先后关系确定癫痫样放电在锥体细胞层的起始位置和传播方向．然后用整个切片上记录的癫痫样放电的多单元信号动作电位序列进行互相关分析,进一步确定了癫痫样放电在整个海马切片内的起始位置和传播方向．结果显示,CA3区的癫痫样放电具有比CA1区更高的幅度和更长的持续时间,表明CA3区有更高的兴奋性．对于记录到的同步癫痫样放电,CA3b区场电位和多单元信号均比CA3c和CA1区出现更早,起始位置和其随后位置之间的传播延　时与二者之间的距离成正相关．因此,在低镁模型的大鼠海马切片中,癫痫样放电起始于CA3b区并分别向CA3c和CA1区传播．