培養(yǎng)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)可塑性模型初探.pdf

1、神經(jīng)可塑性是學(xué)習(xí)和記憶的重要基礎(chǔ),是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)信息的整合發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)層次,對(duì)網(wǎng)絡(luò)層次可塑性的研究意義重大。基于膜片鉗技術(shù)的電生理研究發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)元細(xì)胞層次的長時(shí)程增強(qiáng)和長時(shí)程抑制現(xiàn)象,但利用膜片鉗技術(shù)研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),難以實(shí)現(xiàn)多位點(diǎn)的同時(shí)記錄;腦電圖、MRI等方法獲得的是宏觀信息,難以研究神經(jīng)信息處理的細(xì)胞分子機(jī)制。本文基于多電極陣列系統(tǒng),以培養(yǎng)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象,通過電刺激方法研究網(wǎng)絡(luò)水平可塑性,構(gòu)建培養(yǎng)神經(jīng)元網(wǎng)

2、絡(luò)可塑性模型。
　　本文在學(xué)習(xí)海馬神經(jīng)元離體培養(yǎng)技術(shù)并建立了長時(shí)間培養(yǎng)的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,首先研究了雙位點(diǎn)可塑性。通過分析網(wǎng)絡(luò)自發(fā)放電活動(dòng)的頻率及不同位點(diǎn)的互相關(guān)系數(shù),選擇同步性較好的兩個(gè)活躍位點(diǎn)S1和S2,采用低頻變幅電壓脈沖隨機(jī)刺激S1、S2位點(diǎn),依據(jù)響應(yīng)情況選擇合適的電壓幅值用于雙位點(diǎn)可塑性實(shí)驗(yàn)。隨后,采用5 ms時(shí)間間隔高頻雙脈沖依次刺激S1和S2位點(diǎn),以此作為實(shí)驗(yàn)范式重復(fù)訓(xùn)練多組(雙位點(diǎn)時(shí)間間隔高頻訓(xùn)練),訓(xùn)練前后均采

3、用低頻電刺激S1位點(diǎn),統(tǒng)計(jì)分析S2位點(diǎn)在刺激后100 ms內(nèi)的放電活動(dòng),并依據(jù)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間-空間信息構(gòu)建信息傳遞路徑圖。結(jié)果表明,約56％模型實(shí)驗(yàn)中,訓(xùn)練后低頻電刺激S1位點(diǎn)S2位點(diǎn)第一個(gè)峰電位發(fā)放時(shí)間提前,峰電位發(fā)放數(shù)目增加,網(wǎng)絡(luò)信息傳遞路徑改變,且基于不同樣本或不同訓(xùn)練位點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)得到S2位點(diǎn)響應(yīng)參數(shù)的變化值不同。隨后進(jìn)行了三個(gè)位點(diǎn)(S1、S2和S3)的時(shí)間間隔高頻訓(xùn)練,分析S3位點(diǎn)的變化,約53％模型實(shí)驗(yàn)中,訓(xùn)練后低頻電刺激 S1位