与作业无关的新异刺激对猕猴额叶神经元延缓期反应的作用

在猕猴执行延缓辨别作业和单纯辨别作业时,观察了与作业无关的新异刺激对额叶神经元延缓期放电的影响。在这两种作业中,延缓期在1—4s之间随机变化。此时,动物必须高度注意信号的变化,稍不注意即导致操作错误。此外,在延缓辨别作业中,动物在延缓期还要暂时记住暗示期的信号,单纯辨别作业则无此要求。在203个与作业相关的神经元中,有70个神经元在延缓期出现放电频率变化,其中见于延缓辨别作业者41个,见于单纯辨别作业者29个。实验结果表明,在这两种作业的延缓期所出现的神经元放电增多的反应,有着许多相同的特点。与课题无关的声、光、触、痛等刺激引起分心时,神经元的延缓期反应出现明显的变化,随之出现操作错误。多数神经元的反应受到抑制,但也有出现反应增强者,而且同一神经元对不同感觉模式的无关刺激可出现不同的效应,表现出不同程度的感觉模式特异性。此外,无关刺激在延缓期和在测试间歇期可产生不同甚至相反的效应。上述在延缓期出现反应的神经元主要位于额叶弓状沟上支内侧部的一定范围内。本文对实验结果进行了讨论,认为额叶神经元的延缓期反应,可能在很大程度上与注意有关。额叶神经元感觉模式各种程度的特异性可能是注意的通道选择性的神经基础。额叶的背内侧部,包括前额叶后部和运动前区前部     

猕猴执行痛、热延缓辨别作业时额叶神经元及肌电活动的观察

为研究额叶神经元对躯体痛、热刺激出现反应的机能意义,设计了痛、热延缓辨别作业对猕猴进行实验。痛和热仅在暗示期给予,要求动物对此不立即作出行为反应。而是暂时记住这个信号,等到行动期再作出反应。待作业正确率连续三天达90%以上,记录额叶神经元和两侧上肢肌肉的电活动.以观察神经元活动与信号刺激以及肌肉活动之间的关系。在记录的142个作业相关神经元中,与痛、热刺激相关者87个(66.4%)。其中22个仅对痛刺激、18个仅对热刺激起反应,47个对痛、热刺激都起反应(其中4个反应方向相反)。此外,有21个对痛、热、视都出现反应。其余仅对视觉刺激起反应。这些神经元主要位于额叶弓状沟上支内侧,包括前额叶和运动前区皮层。在两侧上肢12块肌肉中,除操作侧指总伸肌、尺侧腕屈肌和桡侧腕屈肌在压放杠杆时,可记录到短暂的肌电活动外,在作业的其它时期和其它肌肉均未记录到规律的肌电活动。这表明痛热刺激在暗示期引起的神经元反应与行为动作的发动没有直接关系,从而支持关于额叶皮层这一区域的神经元在对刺激物信号意义的辨别机制中,可能起着重要作用的假说。     

猕猴额叶神经元视辨别机能可塑性的研究

我们曾经提出,额叶神经元的反应,主要不是取决于刺激物的物理属性,而是与信号意义有密切的关系。为了验证这一看法,设计了两套作业,即视延缓辨别作业(作业Ⅰ)和视辨别反应作业(作业Ⅰ),对4只成年猕猴进行实验。两套作业都由1—4期组成,在第2期都有伪随机出现的红绿灯光信号,在第3期都要求动物密切注意随后的灯光信号变化。但是,作业Ⅰ要求动物对第2期出现的红绿灯光进行辨别,作业Ⅰ则要求对第4期的红绿灯光进行辨别。待动物学会作业,正确率达90％以上,在动物进行作业的同时引导额叶神经元放电。共记录作业相关神经元163个。其中作业Ⅰ98个,作业Ⅱ 65个。在作业Ⅰ中,神经元的反应多数出现在第2、3期,占该作业反应总数的70％。而在作业Ⅱ中,反应多数出现在第3、4期,也占该作业反应总数的70％。其次,作业Ⅰ第2期的神经元反应绝大多数对红、绿灯光有明显的特异性,而作业Ⅱ第2期的则没有,只有第4期的反应才有明显的特异性。本实验结果进一步支持了我们的上述看法,并且表明,额叶神经元对信号的反应主要是在学习中逐渐形成的,有很大的可塑性。     

猕猴前额叶皮层神经元在视觉延缓分辨活动中的放电活动

在已学会颜色延缓分辨的3只猕猴上,用钨丝微电极记录前额叶背外侧部皮层神经元的放电活动,着重分析神经元放电活动与颜色延缓分辨活动的各个时期之间的相互关系。延缓分辨任务开始时,同时把红色光和绿色光分别投射在测试板上的两个显示窗上,约持续1.2s(暗示期)。颜色光熄灭后2—4s(此为延缓期),各自位于每一显示窗下的两个反应键同时向猴方推出。自此,反应期开始,动物应马上有选择地作出按键反应。如果动物作出正确选择按红色光下的反应键,则给少量桔子汁作奖励。共记录了155个前额皮层单位。其中40个单位的放电频率在动物完成视觉延缓分辨作业过程中没有明显变化,另外115个单位与该任务的某些时期有关。大多数单位(n=99)在反应键推出时,或者在按反应键的前后有放电频率变化。这99个单位中,15个在暗示期和反应期内放电活动有变化(CR 型单位),13个在延缓期和反应期内放电活动有变化(DR 型单位),42个只在反应期内或反应期后放电频率出现变化(R 型单位),其余29个单位则在分辨任务的各个时期都显示出放电活动变化(CDR 型单位)。上述这些单位中,有少数单位在动物作出正确反应时的放电型式与动物作出错误反应时的放电型式有明显不同。此外,即使动物对任务测试不作出按键反应时,也观察到16个单位的放电活动在任     

去甲肾上腺素对猕猴额叶延缓辨别作业相关神经元活动的效应

为了研究去甲肾上腺素在大脑认知功能中的作用,在3只猕猴进行延缓辨别作业的同时,在额叶弓状沟上支内侧部的皮层区,记录了230个作业相关神经元的电活动。对其中159个神经元观察了微量电泳去甲肾上腺素、妥拉苏林或心得安的效应。这些神经元在作业各期的分布是:开始期11个,暗示期28个,延缓期66个,反应期54个。约2/3的神经元在作业中出现兴奋反应(放电增多),1/3为抑制反应(放电减少)。在延缓期出现抑制反应的神经元,绝大多数对去甲肾上腺素敏感。在电泳去甲肾上腺素时,神经元的自发放电减少,延缓期的抑制加深。电泳妥拉苏林或心得安则出现相反的效应,即自发放电增多,延缓期的抑制减弱或不出现抑制,并可拮抗电泳去甲肾上腺素的抑制效应。实验结果提示,在额叶弓状沟上支内侧皮层神经元的注意、短时记忆等认知功能中,可能有去甲肾上腺素参与作用,主要参与神经活动的抑制过程。     

猕猴F2及F4区皮层神经元在图形引导的有序运动中放电活动的比较

用细胞外记录的方法研究了猕猴在执行图形辨认引导的有序运动（ＦＲＳ）时大脑皮层弓形沟距周围背外侧运动前皮层（ＰＭｄ）Ｆ２区和腹外侧运动前皮层（ＰＭｖ）Ｆ４区的放电活动在ＦＲＳ的暗示期,Ｆ２和Ｆ４区中分别有５２％（３９／７５）和１６．９％（１３／７７）的细胞发生放电变化;在触摸反应期,各有５１％（３８／７５）和８７％（６７／７７）的细胞发生放电变化,经统计检验,均有显著差异。Ｆ２区比Ｆ４区有更多细胞对     

清醒猴纹状皮层（V1）神经元与注视位置相关的活动

用单细胞记录方法,研究了不同眼注视位置对清醒猴初级视皮层（Ｖ１）神经元自发活动的影响。实验前训练两只猴注视一个小光点,并使注视点在屏幕上顺序移动２５个位置。我们观察到：（１）５２％的初级视皮层神经元发放频率受眼位置调制,存在着一个能引起细胞最大发放的“注射野”;当注视点位于该细胞的注射野内时,发放频率明显增强。（２）大多数神经元的注视野位于感受野的外侧,多数在对侧视野范围内。（３）受眼位置影响的神     

视觉刺激对猴初级视皮层神经元眼球位置效应的影响

用细胞外记录的方法,研究了视觉刺激对清醒猴初级视皮层神经元眼球位置效应的影响,当猴注视电视屏幕上２５个不同位置的小光点时,屏蔽上分别给予两种不同形式的视觉刺激：注视点周围的闪光圆环和感受野内的移动光条。这两种刺激都能增强初级视皮层神经元的眼球位置相关活动,并相应地使受眼球位置调制的神经元的比例明显增加。     

猕猴前额皮层神经元对信号刺激和无关刺激反应的比较研究

在两只已建立视觉分辨行为以及一只未经训练的猕猴上记录了前额皮层主沟区的单位放电,视觉分辨作业包括下列事件;（1）暗示信号红光（在R模式中）或蓝光（在B模式中）（1.30^s);(2）延缓期（2.10s);（3）反应期出现白光（1.88s)在R模式中动物必需在白光出现后立即拉杆以避免电击在B模式中不给予电击,要求动物不拉杆,共记录了127个前额皮层单位,其中80个单位的放电变化与视觉分辨作业的事件相关,占总数的63%,在测试间歇期内观察了前额皮尾神经元对无关的短声\闪光以及闪烁的红、蓝和白光的反应,总共对96个单位进行了短声和/或闪光刺激的测试,其中23个（24%）对上述刺激产生反应,并大部分（15个）是与行为作业中事件相关的单位,在对103个单位进行闪烁的红、蓝、白光测试中,发现只有12个（12%）单位有反应,在另一只未经训练的猕猴的前额皮层主沟区记录了100个单位,发现只有4个（4%）单位对无关的光刺激有反应,这些光刺激的物理性与上述实验中所采用的刺激相同,以上结果表明,通过学习具有行为意义的刺激能引起更多的前额叶神经元的放电活动,也就是说前额叶神经元对具有行为意义的刺激的反应是在学习过程中形成的,它们的活动是可塑的。     

大鼠尾核痛反应神经元放电和甩尾反射关系的研究

用浅麻醉的Ｗｉｓｔａｒ大鼠４０只,以辐射热照尾作为伤害性刺激,经玻璃微电极引导尾核痛兴奋神经元（ＰＥＮ）和痛抑制神经元（ＰＩＮ）的放电,同时测量甩尾反射潜伏期（ＴＦＬ）作为甩尾痛阈的指标。结果表明：（１）自然状态下辐射热照尾引起尾核中ＰＥＮ放电频率增加和ＰＩＮ放电频率减少与甩尾反射（ＴＦ）相伴行。放电变化发生在ＴＦ之前,结束在ＴＦ之后,ＰＥＮ和ＰＩＮ放电变化与ＴＦＬ呈高度正相关。（２）辐射热照尾同时引起一侧尾核ＰＥＮ放电频率增加和另一侧ＰＩＮ放电频率减少,二者协同活动,并发生在ＴＦ之前,结束在ＴＦ之后。（３）侧脑室注射５５μｇ／１０μｌ吗啡呈镇痛作用时,尾核ＰＥＮ放电频率减少和ＰＩＮ放电频率增加,放电变化仍发生在ＴＦ之前,结束在ＴＦ之后。结果提示,尾核中ＰＥＮ、ＰＩＮ放电和ＴＦ是中枢不同水平同时对痛觉调制所产生的结果。     

神经元缺氧复氧损伤时氧自由基的毒性作用及其机制

在原代分离培养Ｗｉｓｔａｒ乳鼠大脑皮质神经元上研究了缺氧复氧损伤（Ｈ／Ｒ）对神经细胞乳酸脱氢酶（ＬＤＨ）,漏出率,死亡率和脂质过氧化物含量的影响,并选用一氧化氮（ＮＯ）合酶抑制剂Ｌ－ＮＧ－硝基－精氨酸（Ｌ－ＮＮＡ）巯基供体Ｎ－乙酰半胱氨酸（ＮＡＣ）和超氧化物歧化酶（Ｃｕ,Ｚｎ－ＳＯＤ）三种自由基清除剂进行预保护等方法来探讨机制。结果表明 Ｈ／Ｒ损伤引起ＬＤＨ漏出率,细胞死亡率和脂过氧化物含量极显著