老年獼猴視皮層細(xì)胞的功能衰退.pdf

1、衰老使得正常的視覺功能受到嚴(yán)重影響，眼睛光學(xué)系統(tǒng)的老年性改變并不足以解釋這種視覺功能衰退，一般認(rèn)為是神經(jīng)系統(tǒng)的退化導(dǎo)致了這種老年性功能降低。過去幾年中在老年動物視覺皮層發(fā)現(xiàn)了一系列細(xì)胞反應(yīng)特性的改變，這些細(xì)胞水平的變化被認(rèn)為是老年性視覺功能衰退的神經(jīng)機(jī)制。為了更全面的了解衰老過程對視覺皮層的影響以及細(xì)胞反應(yīng)改變與整體功能降低之間的關(guān)系，本研究采用在體細(xì)胞外單位記錄方法，從以下三個方面進(jìn)一步比較了青年和老年獼猴視覺皮層細(xì)胞反應(yīng)特性的差異：

2、 1.次級視皮層(V2)細(xì)胞的老年性功能退化以前的研究發(fā)現(xiàn)在老年獼猴初級視皮層(V1)，細(xì)胞正常的反應(yīng)特性發(fā)生了與功能退化相關(guān)的改變。為了研究這種細(xì)胞反應(yīng)特性的改變?nèi)绾卧谄右曈X通路中傳遞，本實驗研究了衰老對獼猴次級視皮層(V2)細(xì)胞功能的影響。我們發(fā)現(xiàn)，與年輕猴相比，老年獼猴V2區(qū)細(xì)胞的方位、方向選擇性明顯下降，同時自發(fā)放電活動增加，視覺刺激誘發(fā)的反應(yīng)幅度增加以及細(xì)胞活動的信噪比降低。由于V2區(qū)在復(fù)雜視覺信息處理過程中有重要作

3、用，本結(jié)果提供了衰老影響較高級視覺功能可能的神經(jīng)機(jī)制。與V1區(qū)細(xì)胞的老年性功能退化相比較，V2區(qū)細(xì)胞反應(yīng)特性受老化的影響更為嚴(yán)重，這說明V2區(qū)表現(xiàn)出的功能退化并非完全由V1區(qū)的變化引起，衰老的影響可能在皮層視覺通路中逐漸積累。 2.在衰老早期初級視皮層(V1)細(xì)胞反應(yīng)特性的變化靈長類動物視皮層細(xì)胞在衰老的中后期表現(xiàn)出一系列反應(yīng)特性的改變，這可能是老年性視覺功能衰退的原因。但視覺功能往往在老化的早期階段就有明顯的下降，與之相對應(yīng)的

4、細(xì)胞機(jī)制還不知道。本實驗以處于衰老早期的獼猴為模型，研究了初級視皮層細(xì)胞反應(yīng)特性的變化。我們發(fā)現(xiàn)，老年猴細(xì)胞的方位、方向選擇性有所降低，自發(fā)放增加，信息處理能力下降。但這些變化的程度小于以前在衰老中晚期觀察到的結(jié)果，說明視皮層細(xì)胞受衰老的影響隨著時間逐漸積累。這為了解衰老早期視覺功能下降及視功能隨年齡增長而呈現(xiàn)進(jìn)行性退化的神經(jīng)機(jī)制提供了新的實驗證據(jù)。另外，我們觀察到細(xì)胞自發(fā)放水平是最早受衰老影響的反應(yīng)特性之一，這說明皮層中興奮——抑制系

5、統(tǒng)的平衡失調(diào)可能是導(dǎo)致細(xì)胞反應(yīng)特性改變的重要原因。 3.衰老對于初級視皮層細(xì)胞反應(yīng)變異性的影響反應(yīng)變異性(相同刺激反復(fù)出現(xiàn)時細(xì)胞發(fā)放的變異程度)是細(xì)胞反應(yīng)特性的一個重要方面，我們以處于衰老早期的獼猴為實驗對象，首次研究了老化對于初級視皮層細(xì)胞反應(yīng)變異性的影響，希望能進(jìn)一步了解衰老過程對細(xì)胞信息處理能力的損害。我們發(fā)現(xiàn)，老年猴細(xì)胞反應(yīng)的變異性加大，潛伏期延長，細(xì)胞間的同步活動(Synchrony)也可能受到影響。該結(jié)果說明，老化過

6、程對于細(xì)胞反應(yīng)特性的影響不僅僅是刺激選擇性和信噪比的降低，還包括對于更為基本的信息處理過程的破壞。由于維持正常的反應(yīng)變異性和同步活動能力對于整個大腦皮層都有關(guān)鍵的意義，本實驗的結(jié)果為理解普遍的老年性腦功能衰退的神經(jīng)機(jī)制提供了新的線索。另外，老年動物初級視皮層細(xì)胞反應(yīng)潛伏期延長與反應(yīng)變異性加大之間有一定的相關(guān)性，提示變異性加大可能是造成潛伏期延長的因素之一。最后，我們還發(fā)現(xiàn)，老年動物細(xì)胞反應(yīng)特性退化的各個方面(如方位/方向選擇性、自發(fā)放水

7、平和反應(yīng)潛伏期等)有著不同的表現(xiàn)。似乎并沒有一個單一的核心機(jī)制使得一個細(xì)胞的各種反應(yīng)特性全面退化。這顯示了老化影響復(fù)雜的一面。 通過上述三個實驗，我們研究了靈長類動物視皮層細(xì)胞老年性功能退化在不同腦區(qū)的表現(xiàn)特點，隨衰老而變化的動態(tài)過程以及細(xì)胞信息處理能力所受衰老的影響。結(jié)果顯示1)視覺通路上較高級的區(qū)域表現(xiàn)出更嚴(yán)重的功能衰退；2)V1區(qū)細(xì)胞反應(yīng)特性的退化在老化過程的早期就出現(xiàn)了，并隨年齡增加逐漸積累；3)視皮層細(xì)胞信息傳遞與處理