眨眼条件反射过程中PFC事件相关电位变化及860MHz电磁辐射对其影响

摘要

目的和方法：
　　 学习、记忆是脑的高级神经活动,是认知活动的组成部分,也是重要的智力因素。经典的眨眼条件反射(classical eyeblink conditioning,EBCC)一直被广泛应用于学习和记忆的神经机制研究。长期以来,大量的研究主要集中在海马和小脑在眨眼条件反射中的作用,并已经明确海马和小脑参与眨眼条件反射的神经机制。前额叶(prefrontalcortex,PFC)是大脑皮层发育最晚的一个脑区,结构上也最晚成熟。前额叶在意识、思维、逻辑推理、行为计划组织、工作记忆及注意力调节等脑的高级功能中均起关键作用。近年来,前额叶在眨眼条件反射中作用研究已经成为了神经领域中的热点。一直认为,CS-US时间间隔为0ms的延迟性眨眼条件反射只与小脑及脑干核团有关,CS-US时间间隔大于0ms的痕迹性眨眼条件反射可能与前额叶、海马等前脑结构有关。但近期的研究发现,对前额叶进行电刺激,延迟性眨眼CR的表达受到抑制;代谢研究也发现,前额叶在延迟性眨眼CR中活化部位明显多于痕迹性眨眼CR中活化部位。这些研究为前额叶在眨眼条件反射中的作用及参与机制提出了新的问题。
　　 另一方面,随着现代科技的高速发展和信息化程度的不断提高,人们暴露于电磁辐射的机会与日俱增,其影响也越来越受到重视,已经成为近年来研究的热点。在各系统中,中枢神经系统作为电磁辐射的高度敏感靶部位,其受到电磁辐射后特别是手机电磁辐射产生的生物学效应已经成为研究重点。目前,国内外已有的工作对于海马在电磁辐射过程中的形态和功能变化已经有一些讨论,但关于电磁辐射对前额叶的影响研究则非常少见。
　　 脑功能的正常发挥与脑电活动的正常的是密不可分的。事件相关电位(event relatedpotential,ERP)是脑功能发挥的内在表现,主要反映选择性注意力、大脑处理信息能力和短期记忆能力等高级功能。事件相关电位峰峰幅度能够有效地反映局部神经活动的同步程度以及调幅变化,以及前额叶神经元活性水平和该脑区资源投入情况[29-30]。
　　 为了明确前额叶在CS-US时间间隔不同的经典眨眼条件反射中的作用及可能机制,以及电磁辐射对前额叶的影响;本研究采用行为学研究结合电生理研究技术,探讨以下两个部分:(1)建立豚鼠不同CS-US间隔的经典眨眼条件反射,并同步记录了前额叶在这些不同的学习记忆过程中的事件相关电位活动情况。(2)建立了豚鼠听觉分辨眨眼条件模型,使用频率为860MHz、功率密度为1.5mw/cm2的微波电磁辐射作用于已成功习得听觉分辨眨眼条件反射的豚鼠3天,每天辐照12小时;观察微波照射前后相应的行为学变化以及同步记录的前额叶事件相关电位变化。
　　 结果
　　 1.前额叶在不同CS-US间隔的经典眨眼条件反射中的作用在CS-US时间间隔分别为0ms、100ms和500ms的眨眼条件反射中(即DEBC组、TEBC100组和TEBC500组),豚鼠最先习得DEBC,随后习得TEBC100,最晚习得TEBC500。此外,通过对各组的前额叶ERP结果统计发现,DEBC和TEBC100组的CR前期ERP峰峰幅度随训练时间的增加而增加,而TEBC500组的ERP峰峰幅度则没有类似变化。
　　 2.860MHz电磁辐射对听觉分辨眨眼条件反射及前额叶ERP的影响
　　 频率为860MHz、功率密度为1.5mw/cm2的微波电磁辐射作用于已成功习得听觉分辨眨眼条件反射的豚鼠3天,每天辐照12小时后;豚鼠的眨眼CR习得率在处理第1天显著降低,眨眼CR幅度在处理第1、2天显著降低;豚鼠前额叶事件相关电位波幅在处理3天内均比处理前显著的降低。
　　 结论
　　 1.CS-US时间间隔越短,豚鼠越容易习得眨眼CR;CS-US时间间隔越长,豚鼠越难习得眨眼CR。这是由于CS和US重叠时,小脑与脑干核团的活动足以完成眨眼CR,前额叶神经元活性增加可能是在该模型中起调节作用。CS和US分离时,需要前额叶作为桥梁连接二者以完成眨眼CR,从而动用前额叶脑区参与该过程;然而,当CS和US之间的时间间隔过长且远大于CS时长,前额叶则较少的参与这一联系,而有可能更多需要海马等其它前脑结构参与CS和US的信号联系以及学习记忆过程。
　　 2.860MHz、1.5mw/cm2的微波电磁辐射对豚鼠的听觉分辨眨眼条件反射和前额叶活动均有影响。行为学观察指标建立在豚鼠整体水平,有代偿或者自身调节功能,且电磁辐射的生物学效应复杂,因而行为学结果有部分并没有变化。事件相关电位能有效地反映局部神经活动的同步程度,以及前额叶神经元活性水平和该脑区资源投入情况;其结果反映经过上述剂量微波照射后,前额叶神经元活动水平明显地降低。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:英文缩略词表

前言

第一部分 经典眨眼条件反射过程中PFC事件相关电位的变化

材料和方法

结果

讨论

小结

第二部分 860MHz电磁辐射对眨眼条件反射过程中PFC事件相关电位的影响

材料和方法

结果

讨论

小结

全文总结

致谢

照片

参考文献

文献综述 小脑皮层在延迟与痕迹性眨眼条件反射中的作用研究进展

攻读硕士期间发表及待发表的文章