非洲爪蟾嗅球中间神经元树突棘的活体成像

摘要

本论文分为两部分研究内容，在非洲爪蟾中建立了在位研究树突棘的新模型，在成年斑马鱼中构建了追踪眼动和视动行为的方法。
　　第一部分，树突棘在中枢系统的发育过程中经历着连续的重塑过程。其稳定性对于保持神经环路的功能具有重要的意义。在哺乳动物模型中，皮层兴奋性的椎体神经元树突棘的稳定性和动态特性已经有累积大量的研究成果，然而在非哺乳类的动物模型中，多棘神经元却知之甚少。本文利用单细胞电穿孔技术在非洲爪蟾蝌蚪脑内标记和观察多棘神经元，并且观察到多棘神经元广泛分布于嗅球和端脑。在蝌蚪的嗅球内使用DsRed，PSD-95-GFP标记中间神经元，确定了树突棘的形态和类型（filopodia，thin，mushroom和stubby）。通过在位活体的时间序列我们看到，这种神经元树突棘呈现出高度的动态变化，特别是filopodia和thin spine，而stubby和mushroom更加稳定，但也随观察时间的增长而降低。4种树突棘相互转化，但转化的偏好不一样。通过嗅神经切断的感觉输入剥夺并没有明显影响该类神经元树突棘的稳定性。该部分在非洲爪蟾这一经典的模型中建立了新的研究树突棘的模型。
　　第二部分，眼动(Optokinetic Response，OKR)和视动(Optomoter Response，OMR)行为学是动物视功能检测和视觉相关突变体的筛选很有用的行为学方法，由于这种行为简单、刻板直观而被广泛用于幼年斑马鱼研究中，但在成年斑马鱼中这种行为学的分析方法报道较少。该部分介绍成年斑马鱼眼动反应和视动反应的诱导方式，以及使用模板匹配(Pattern Match)的方法程序跟踪眼部运动，使用背景去除的办法追踪成年斑马鱼的运动轨迹，实现了成年斑马鱼OKR和OMR的定量分析。使用OKR分析，检测到斑马鱼双眼的公共视觉区对OKR行为的产生有一定的贡献作用，并且成年斑马鱼单眼对运动光栅表现出一定的方向敏感性。使用OMR可以用于评估视觉恢复过程中成鱼的视觉功能。成年斑马鱼OKR的分析方法同样也可适用于幼年斑马鱼。此外，利用本方法初步检测到钟基因period1b突变体与正常鱼之间的视觉差异。

目录

声明

摘要

缩写

第1章 绪论

1．1 爪蟾嗅觉系统的发育

1．2 嗅上皮

1．3 嗅球的结构

1．3．1 嗅小球

1．3．2 僧帽细胞

1．3．3 球旁细胞

1．3．4 颗粒细胞

1．4 树突棘

1．4．1 树突棘的头

1．4．2 树突棘的颈

1．4．3 树突棘的分类

1．4．4 树突棘的发生

1．4．5 树突棘运动性

1．4．6 树突棘的修剪

1．4．7 树突棘的稳定性

1．4．8 树突棘经验依赖的可塑性

1．5 树突棘在嗅球内的研究

本研究的目的

本研究的创新之处

第2章 非洲爪蟾嗅球中间神经元树突棘的活体成像

摘要

2．1 概述

2．2 材料和方法

2．2．1 动物

2．2．2 单细胞电穿孔标记

2．2．3 质粒抽提过程

2．2．4 免疫组化

2．2．5 电穿孔电极液溶液

2．2．6 激光共聚焦活体成像

2．2．7 嗅觉剥夺

2．2．8 图像处理

2．2．9 数据分析

2．3 实验结果

2．3．1 单细胞电穿孔转染

2．3．2 多棘神经元在脑中的分布

2．3．3 嗅球中的GABA

2．3．4 颗粒细胞与僧帽细胞

2．3．5 颗粒细胞树突棘的类型与PSD95

2．3．6 颗粒细胞树突棘的稳定性和动态变化

2．3．7 爪蟾嗅球中颗粒细胞树突棘的转变

2．3．8 嗅觉剥夺对颗粒细胞树突棘的初步影响

2．4 讨论

2．4．1 用非洲爪蟾作为树突棘的在位模型

2．4．2 嗅球颗粒细胞树突棘的类型和可塑性

2．4．3 嗅球颗粒细胞的轴突

2．4．4 树突棘在发育过程中的转变

2．4．5 嗅觉剥夺对树突棘的初步影响

参考文献

第3章 成年斑马鱼OKR和OMR视觉行为

摘要

3．1 概述

3．1．1 OKR

3．1．2 OMR

3．2 材料和方法

3．2．1 视觉刺激装置

3．2．2 图像采集

3．2．3 软件开发环境

3．2．4 OKR

3．2．5 OMR

3．2．6 成鱼OKR实验步骤

3．2．7 公共视野遮蔽实验

3．2．8 幼鱼OKR实验

3．2．9 OKR计算方法

3．3 实验结果

3．3．1 成年斑马鱼的双眼视觉对OKR的作用

3．3．2 成年斑马鱼视觉的方向优势

3．3．3 幼鱼OKR分析

3．3．4 成鱼OMR

3．4 讨论

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

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