激活胆碱能M型受体对小鼠下丘神经元电生理特性的影响

摘要

下丘(inferior colliculus，IC)是听觉通路的重要中继站，包括IC背侧核(dorsalcortex of IC，ICd)、IC中央核(central nucleus of IC，ICc)和IC外侧核(external cortexofIC，ICx)。在学习过程中可诱导IC神经元产生听觉感受域可塑性，其中，激活神经元毒蕈碱型受体(muscarinic receptor,M型受体)的胆碱能调控起着重要作用，但其在细胞水平作用的神经机制尚不清楚。本研究采用全细胞膜片钳记录结合生物胞素(biocytin)染色的方法，探讨小鼠IC亚核神经元电生理特性及激活M型受体对神经元的影响。研究结果发现:
　　1.在25只小鼠上共记录88个IC神经元，其中包括21个ICd神经元，43个ICc神经元，24个ICx神经元。根据神经元对注入去极化电流的发放模式，将其分为起始型(onset)(6.8％)，适应型(adapting)(39.8％)和持续型(sustained)(53.4％)三种类型。约一半的神经元具有超极化激活的内向电流(hyperpolarization-activatedinward current, Ih)。ICc和ICd神经元主要表现为持续型（67.4％和61.9％），ICx主要为适应型(75.0％)。比较发现，ICc、ICd及ICx神经元的动作电位阈值和膜时间常数具有显著差异(p＜0.05)。
　　2.通过乙酰胆碱激动剂—卡巴胆碱(carbachol，CCh)激活M型受体以研究对神经元电生理特性的影响。于22只小鼠上记录到59个IC神经元，神经元的发放模式为持续型(66.1％)和适应型(33.9％)。M型受体激活后的影响分别为兴奋性(62.7％)、抑制性(20.3％)和无影响(17％)三种类型。CCh对ICd影响为兴奋性、抑制性和无影响的比例分别为61.1％、16.7％和22.2％; ICc中分别为79.2％、12.5％和8.3％; ICx中分别为41.2％、35.3％和23.5％。
　　3.通过CCh激活M型受体和注入电流激活神经元来模拟在体细胞外记录诱导神经元可塑性产生的方法。59个神经元中，有67.8％的神经元产生了持续放电(persistent activity, PA)。ICd中有PA的神经元比例为77.8％，ICc中为83.3％，ICx中为35.3％。根据刺激后放电时间的不同，可将PA分为持久型(long-lasting)(90.0％)和自我终止型(self-terminating)(10.0％)。M型受体阻断剂—阿托品（atropine）和突触阻断剂—苦味酸(kynurenic acid, KA)和木防己苦毒素(picrotoxin)均能显著降低PA频率(p＜0.05)。CCh对产生PA神经元的作用主要为兴奋性，表现为动作电位发放率增加，阈值、潜伏期和膜时间常数减小。
　　这些结果表明:
　　1.IC亚核神经元的电生理特性存在差异，这些差异与神经元的类型、接受的投射以及在声信息处理中的作用不同相关。
　　2.CCh对IC各亚核不同影响比例的不同与受体亚型的分布及神经元接受的突触输入相关。
　　3.IC中PA的产生是M型受体的激活、神经元的内在性质及神经回路的相互作用的结果。IC各亚核神经元PA的比例可能决定于M型受体的分布、内在性质和突触的神经支配。
　　研究结果有助于在细胞水平了解IC神经元的电生理特性和学习诱导听觉可塑性的神经机制。

目录

声明

摘要

1．研究背景

1．1 下丘的分区

1．2 IC的神经投射

1．2．1 IC接受听觉系统核团的投射

1．2．2 IC接受非听觉系统核团的投射

1．3 IC神经元的电生理研究

1．4 IC神经元的听觉感受域可塑性

1．5 本研究的目的和意义

2．材料和方法

2．1 实验技术原理

2．1．1 膜片钳技术的原理

2．1．2 膜片钳技术的记录模式

2．2 溶液的配制

2．3 记录用微电极与实验动物脑片的制备

2．4 全细胞膜片钳记录

2．5 组织学检验

2．6 实验数据分析

3．实验结果

3．1 IC神经元的电生理特性

3．1．1 IC神经元的识别和鉴定

3．1．2 IC神经元的发放模式及电生理特性

3．1．3 IC亚核神经元电生理特性的比较

3．2 CCh对IC神经元电生理特性的影响

3．3 IC神经元的持续放电现象

3．3．1 CCh可诱导IC神经元产生持续放电现象

3．3．2 刺激时程对IC神经元PA的影响

3．3．3 突触阻断剂对IC神经元PA的影响

3．3．4 胆碱能受体拮抗剂对IC神经元PA的影响

3．3．5 IC神经元PA特性在不同亚核中的比较

4．讨论

4．1 IC神经元的电生理特性及差异

4．1．1 IC神经元发放模式形成的机制

4．1．2 IC亚核神经元电生理特性的差异的形成原因及功能意义

4．2 CCh对IC神经元电生理特性的影响

4．3 IC神经元的PA及其机制

4．3．1 IC神经元可被诱导产生PA

4．3．2 IC神经元PA的神经机制

4．3．3 IC神经元PA的功能

5．结论与展望

5．1 结论

5．2 研究展望

参考文献

硕士期间发表的论文情况

硕士期间参与研究工作的基金课题

硕士期间参加的学术会议

附录

致谢