觸須自然刺激誘發(fā)的桶狀皮層反應(yīng)可塑性及其機(jī)制.pdf

1、目的：1970年Woolsey和Van der Loos定義了桶狀皮層(barrel cortex，BC)。BC作為初級感覺皮層(SI)中的一個主要部分，其第IV層中每個barrel與嚙齒類動物的面部須觸須具有一一對應(yīng)性，每個barrel中的神經(jīng)元主要接受來自對應(yīng)一根主要觸須的傳入信息，并產(chǎn)生誘發(fā)反應(yīng)。目前對BC的研究主要集中在各種觸須刺激方式下的皮層代表區(qū)的分析以及離體情況下電刺激丘腦引起B(yǎng)C誘發(fā)反應(yīng)的突觸可塑性或者在體經(jīng)驗依賴性的突

2、觸可塑性研究。在在體情況下，不同頻率的觸須自然刺激是否會引起B(yǎng)C對觸須反應(yīng)的可塑性變化及其機(jī)制如何，卻沒有報道。鑒于頻率對于大小鼠的觸須探索行為是一個非常重要的參數(shù)，而以往的突觸可塑性的誘發(fā)條件都是采用電刺激，故本實驗主要研究在體情況下，不同頻率的觸須自然刺激是否會引起B(yǎng)C對觸須反應(yīng)的可塑性變化及其可能的機(jī)制。
　　 方法：研究對象為Sprague-Dawley(SD)大鼠，雌雄不拘，220g—280g，20％烏拉坦(0.8ml

3、/100g)腹腔注射麻醉后，固定于腦立體定位儀上。記錄電極位置為：P：1.8～2.5mm，LR:5.5mm，H:0.8～0.9mm。觸須刺激由電刺激器控制氣泵產(chǎn)生氣流，由玻璃微電極導(dǎo)出，氣流方向由觸須的正下方垂直于觸須，一般引起的觸須振動為～1mm。當(dāng)找到對應(yīng)的主反應(yīng)觸須(principle whisker，PW)后，記錄單刺激誘發(fā)的皮層反應(yīng)以及當(dāng)不同頻率(100Hzls/50Hz10s/50Hz2s/20Hz30s/20Hz5s/5H

4、z10min)條件刺激后的該誘發(fā)反應(yīng)的可塑性變化。腦內(nèi)微量注射容量為1μl，勻速注射3-5min。觸須剝奪試驗中，無論SD大鼠或ICR小鼠，我們對出生后第一周進(jìn)行右側(cè)觸須齊根剪掉，連續(xù)7天。正常對照組只對右側(cè)進(jìn)行模擬剪須行為，但不真正剪須。一周后讓觸須正常生長至成年，ICR小鼠心臟灌流后取出大腦組織，進(jìn)行細(xì)胞色素氧化酶組化反應(yīng)，鏡下觀察左右兩側(cè)大腦桶狀皮層的結(jié)構(gòu)差異。
　　 結(jié)果：⑴自然刺激下觸須誘發(fā)反應(yīng)在不同頻率的條件刺激所產(chǎn)

5、生的可塑性變化不同。在高頻100Hzls、50Hz10s和50Hz2s作為條件刺激時呈現(xiàn)出突觸長時程增強(qiáng)(LTP)現(xiàn)象，且頻率越高其LTP越顯著；而在低頻5Hz10min刺激時誘發(fā)反應(yīng)呈現(xiàn)出突觸長時程抑制(LTD)現(xiàn)象，這種變化的持續(xù)時間均超過th。20Hz條件刺激時誘發(fā)反應(yīng)的可塑性變化不明顯。⑵在BC第IV層微量注射APV(2-amino-5-phosphonovalerate，NMDA受體選擇性拮抗劑，200mM，1μl)后，使其發(fā)

6、揮穩(wěn)定作用后，再給予100Hzls或5Hzl0min的條件刺激，前后由相同測試刺激所誘發(fā)反應(yīng)的可塑性變化明顯減小了。⑶在BC第IV層微量注射KN-62(1-[N，O-bis(5-isoquino-linesulfonyl)-N-methyl--tyrosyl]-4-phenylpiperazine， CaMKII的選擇性抑制劑，5mM，1μl)，使其發(fā)揮穩(wěn)定作用后，再給予100Hzls的條件刺激，誘發(fā)反應(yīng)的可塑性變化也明顯減小了。⑷對出

7、生后第一周進(jìn)行右側(cè)觸須剝奪，1w后讓其自由生長至需要體重的SD大鼠，當(dāng)給予100Hzls條件刺激之后，其誘發(fā)反應(yīng)的可塑性增強(qiáng)比正常大鼠要明顯減?。欢o予低頻(5Hzl0min)條件刺激之后，誘發(fā)反應(yīng)的長時程降低與正常對照組也明顯減弱。⑸KYN的作用時間為40-90min，在BC第IV層微量注射KYN(kynurenic acid，廣譜離子型谷氨酸受體拮抗劑，10mM，1μl)30min后，給予IOOHzls條件刺激之后的反應(yīng)幅度并未較K