小鼠外侧丘系背核上行输入对下丘神经元声反应的可塑性影响

摘要

听觉可塑性对生物至关重要，帮助其能够更好地适应周围环境以及进行听觉相关的学习记忆。中脑下丘(inferior colliculus，IC)是听觉系统中重要的中继站，目前对其可塑性的研究多集中于来自听皮层（auditory cortex,AC）的下行调控及来自对侧IC的水平投射使IC神经元形成的听觉可塑性，而有关低位中枢上行输入在IC神经元可塑性形成中的作用的研究还未见报道。外侧丘系背核(dorsal nuclei of lateral lernniscus，DNLL)作为IC中γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)抑制性输入的主要来源，对于IC神经元处理听觉信息非常重要。那么，来自DNLL的上行输入是否可对IC神经元产生可塑性的影响？本实验以昆明小鼠为实验动物，采用细胞外记录方式，电刺激对侧DNLL并对IC神经元的可塑性进行研究。结果如下:
　　(1)本实验共获得55个DNLL神经元和103个IC神经元。实时电刺激对侧DNLL(DNLLES)条件下，66个IC神经元(66/103,64％)受抑制性影响，发放数（spiking count,SC）减少，首次发放潜伏期(first spike latency,FSL)延长;18个IC神经元(18/103，18％)受易化性影响，SC增加，FSL缩短;19个IC神经元(19/103，18％)不受影响。其中，受抑制和受易化影响的IC神经元用于后续可塑性的研究。
　　(2)持续电刺激对侧DNLL30min(DNLLES30min)，停止电刺激后，93％(53/57)的IC神经元受到的影响依然存在，发生了可塑性变化。也就是说，受抑制性影响IC神经元仍表现为受抑制，SC由43.6±24.1下降为21.7±16.2(p＜0.001)，FSL由23.4±6.5ms延长为25.7±8.3ms(p＜0.001);受易化性影响IC神经元仍表现为受易化，主要体现在SC由36.1±11.8增加为52.1±18.9(p＜0.01)，FSL无显著变化(p＞0.05)。此外，考察了这些IC神经元的BF的变化情况，DNLLES30min停止后，大部分IC神经元(31/38，82％)的BF未见明显漂移，少数发生了向心漂移。
　　(3)激活对侧DNLL上行输入引起的IC神经元可塑性变化的维持时间。本实验发现，74％(32/43)的IC神经元发生的可塑性变化在DNLLES30min停止后1h内消失，平均维持时间为35.9±15.5min。其中，受抑制IC神经元发生的可塑性变化可维持32.9±13.5min，受易化IC神经元发生的可塑性变化可维持46.4±18.5min。另外，26％(11/43)的IC神经元发生的可塑性变化在DNLLES30min停止后1h仍然存在。
　　(4)IC神经元发生的可塑性变化与其对应的DNLL神经元的BF差和MT差均无显著相关性(both p＞0.05)，与实时影响率之间有显著相关性(r=0.32，p＜0.01)。这说明，实时电刺激对侧DNLL时IC神经元受到的影响越大，DNLLES30min停止后IC神经元发生的可塑性变化也越大。
　　综上所述，对侧DNLL上行输入可引起IC神经元发生可塑性的变化，发生可塑性变化的程度与实时影响率呈正相关，且这种可塑性变化可维持较长时间，推测这种上行输入引起的可塑性能够长时间提高IC神经元反应的信噪比以及对声强的检测能力，可能有利于动物更好的适应外界环境。

目录

声明

摘要

缩略语

1 前言

1．1 听觉可塑性的表现与机制

1．1．1 听觉可塑性的表现

1．1．2 听觉可塑性的机制

1．2 IC神经元可塑性的研究

1．2．1 离皮层的调控所造成的IC神经元可塑性

1．2．2 对侧IC水平调控所造成的IC神经元可塑性

1．3．2 关于上行输入造成的听觉可塑性的研究

1．4 本研究的目的和意义

2 实验材料及方法

2．2 电极制备及声、电刺激系统

2．3 神经元声反应的记录

2．4 电灼烧与尼氏染色

2．5 数据统计及分析

3 实验结果

3．1．1 DNLLES对IC神经元的影响

3．1．2 DNLLES 30 min停止后，IC神经元发生的可塑性变化

3．2 IC神经元发生的可塑性变化的时间效应

3．2．1 受抑制IC神经元发生可塑性变化的维持时间

3．2．2 受易化IC神经元发生可塑性变化的维持时间

3．3 IC神经元发生的可塑性变化的影响因素

4 讨论

4．2 上行输入、对侧IC投射和离皮层调控对IC神经元可塑性影响的比较

4．3 DNLL上行输入对IC可塑性影响的可能机制

4．3．1 突触结构的变化

4．3．2 储备连接的激活

4．4 上行输入形成的IC神经元可塑性的生物学意义

5 结论

参考文献

附录

致谢