河豚毒素诱导的培养神经元网络的稳态可塑性

摘要

神经可塑性在神经系统发育及功能维持中发挥着重要作用，一直都是研究的热点。稳态可塑性是中枢神经系统中最主要的可塑性机制之一，是脑功能稳定的基础。目前对稳态可塑性的研究中，多采用单细胞水平的膜片钳电生理技术、形态学研究、受体蛋白表达及荧光染色技术等。
　　 本文利用多电极阵列系统（MEA），实现了神经元网络的体外长期培养，并在网络水平上对稳态可塑性进行了初步探讨。在实验室已有的基础上，改进了神经元细胞的培养方法，使得体外培养的海马神经元网络存活5个月以上。利用MEA系统检测神经元网络的自发电活动，并进行了药理学分析。结果显示，网络活动存在单个锋电位发放模式、高频发放模式、同步簇发放电模式及复杂的锋电位与同步簇发混杂模式等；被1μM河豚毒素完全阻断。通过MEA系统实时检测，选择河豚毒素合适的作用条件，研究了河豚毒素对海马神经元网络活动的作用。结果显示，1μM河豚毒素诱导网络活动完全消失，作用4h洗脱后，放电频率提高到对照组水平的334.8±32.8%，放电模式由随机单个锋电位发放转换为同步簇发的振荡模式，网络内不同位点间相关性增强；洗脱后随时间的延长，约6h后增强的网络活动频率恢复到对照组水平，活动模式转变为单个锋电位发放模式。
　　 结果表明，体外培养的海马神经元网络具有多种活动模式，多电极阵列系统记录的自发活动来源于钠通道介导的电流。且具有河豚毒素诱导的稳态可塑性。洗脱河豚毒素后网络活动频率的升高与恢复、同步簇发振荡的出现与消失过程显示了体外培养的海马神经元网络稳态可塑性的表现形式与在体、单细胞水平明显不同，其机制更为复杂。