適應性電流調控下視網(wǎng)膜神經節(jié)細胞及電突觸連接神經元網(wǎng)絡活動特性的研究.pdf

1、適應性是神經系統(tǒng)中廣泛存在的一種動態(tài)現(xiàn)象，它的典型表現(xiàn)為：隨著刺激的持續(xù)進行，神經元會不斷地調整自身的放電頻率（主要表現(xiàn)為頻率的逐漸降低）。之前的研究指出，適應性在神經元編碼外界刺激的過程中扮演著非常重要的作用，如：調節(jié)神經元對輸入刺激的選擇性、降低信息編碼中的冗余度等。但關于適應性在神經信息處理過程中的作用仍存在很多不清楚的地方，如：能否以及如何對神經元不同放電模式的產生做貢獻？是否以及怎樣對神經元網(wǎng)絡群體編碼方式做調節(jié)？適應性的產生

2、機制有很多，主要分為內在機制（離子電流）和外在機制（突觸輸入）兩種。本論文的工作從內在機制入手，利用計算模型的方法，并結合之前報道的一些實驗結果，分別研究了適應性電流（即對適應性放電的產生起關鍵性作用的離子電流）對視網(wǎng)膜神經節(jié)細胞內源性放電活動的產生以及對電突觸連接的神經元網(wǎng)絡群體同步化活動的調控作用。
　　論文的工作主要分為兩大部分。第一部分的工作主要是以單個視網(wǎng)膜神經節(jié)細胞為考察對象。首先，提出改進的離子通道模型，研究了適應性

3、電流在單個神經節(jié)細胞內源性放電產生過程中的作用。然后，根據(jù)改進的模型并結合已報道的模型，比較了具有不同內在機制的神經節(jié)細胞在編碼外界刺激時所展現(xiàn)出的不同的興奮性特征。第二部分的工作主要是利用圖論的方法，對神經元群體之間電突觸網(wǎng)絡的連接情況進行分析，并構造了幾種典型的電突觸網(wǎng)絡，研究了具有不同程度適應性放電的神經元所形成的網(wǎng)絡在群體活動方面的差異。
　　主要結果包括：（1）模型驗證了視網(wǎng)膜神經節(jié)細胞膜上存在的兩種離子電流：慢性失活的

4、鈉離子電流和延遲整流的鉀離子電流，都參與了對神經節(jié)細胞適應性放電活動的調節(jié)。此外，這兩種適應性電流的共同作用與神經節(jié)細胞兩種內源性放電活動（tonic和phasic）的產生具有特定的相關性。（2）呈現(xiàn)不同內源性放電活動的三種神經節(jié)細胞分別具有Hodgkin的三類興奮性特征。另外，對于周期性刺激，不同神經節(jié)細胞會表現(xiàn)出有差異但互補的編碼方式。（3）神經元群體之間的電突觸連接可以近似地用小世界網(wǎng)絡來描述。此外，適應性因素的存在會減弱網(wǎng)絡中成

5、對神經元之間的相關性，而對神經元群體的同步化活動則表現(xiàn)出非單調的調節(jié)方式：弱的適應性會降低神經元的群體同步化活動，而強的適應性會維持神經元的群體同步化活動。進一步的結果顯示，適應性因素的存在會促使網(wǎng)絡中神經元由單峰樣放電向簇發(fā)樣放電的轉變。
　　本論文的創(chuàng)新點在于：揭示了慢性失活的鈉離子電流和延遲整流的鉀離子電流在視網(wǎng)膜神經節(jié)細胞tonic和phasic型放電活動產生過程中的調節(jié)作用；揭示了三種具有內源性差異的神經節(jié)細胞分別對應三