海马CA1区两类锥体细胞放电模式与位置野特性的异同

发布时间：2020-05-29 01:22

【摘要】：海马CA1区的神经元可以分为兴奋性的锥体神经元和抑制性的中间神经元,长久以来,人们普遍认为锥体神经元的形态和功能都较单一,但近年来的研究表明,海马CA1区的锥体神经元存在异质性。在海马背侧CA1区中,通过钙结合蛋白Calretinin(CR)表达来划分的两个锥体神经元亚群存在细胞形态与环路功能的差异性。本论文结合多通道在体记录与光遗传学技术,在清醒、自由活动的小鼠上记录不同行为状态下这两类神经元的放电活动,探索这两类细胞在放电模式、场电位锁相关系及位置细胞特性等方面的差异。利用激光标记(Opto-tagging)的方法对锥体神经元进行分类,区分为CR阳性和CR阴性神经元。发现在不同行为状态下,CR阴性锥体神经元的放电频率均显著性高于CR阳性锥体神经元。而慢波睡眠(Slow wave sleep,SWS)时期,CR阳性锥体神经元比CR阴性锥体神经元有着更高的簇状放电频率。对两类锥体神经元进行场电位锁相分析,结果显示,在快速眼动睡眠(Rapid eye movement sleep,REM)与清醒运动(RUN)状态下两者都倾向于锁相在theta节律相位的波谷附近。比较在RUN与REM时期theta相位偏好的变化,两者无显著差异。考察与ripple节律的锁相关系发现,两类神经元都倾向于在ripple振荡的波谷发放动作电位。进一步,我们比较了这两类锥体神经元在位置细胞放电特性上的差异。结果表明,在位置细胞的位置野内,CR阴性神经元比CR阳性神经元具有更高的平均放电频率。但两者在峰值放电频率、位置细胞比例、空间信息量、位置野大小、峰放电位置以及相位进动系数上都无显著性差异。以上研究结果显示,小鼠海马CA1区中两类锥体神经元在放电频率上有显著差异,而在场电位节律锁相、位置细胞特性等方面则无明显差异。
【图文】：

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图 1 海马结构示意图海马的结构与内部神经连接4往前追溯海马的功能研究，早在 1957 年，，在一篇由 Scoville 与 Milner 发表的研究论文《Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions》中提到，为了治愈一名饱受癫痫困扰的病人 H.M.,医生对其双侧海马进行了切除手术。术后意外发现病人的癫痫虽然有所改善，但出现了严重的近期记忆缺失与逆行性遗忘特征，不再能够产生新的陈述性记忆[6]。这是首批将记忆功能与大脑特定部位联系在一起的结果之一。在后来的研究中，人们发现海马参与到多项记忆相关的活动中。David 等人损毁了大鼠的海马后训练其在八臂迷宫中探索食物。他们发现海马损毁后的大鼠相较于正常大鼠需要花费更长的时间才能找到食物，学习效率显著性低下[7]。他们的实验证明了工作记忆的形成与海马相关。JohnO`keefe 教

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每个神经元对 CA1 的活动有着平等的贡献。但事实并非如此。首先，在纵轴（长轴）上，海马可分为背侧（Dorsal）和腹侧（Ventral），两者在解剖上不对称，所联接的脑区也并不一致[15]。功能上，背侧海马被认为是参与认知功能的处理，而腹侧区域与情绪与压力相关[16]。垂直于纵轴，在横轴上 CA1 锥体细胞层从下托延伸至 CA2 边缘。靠近 CA2 的一侧被称为近端（Proximal），更多地接收来自内侧内嗅皮层（Medialentorhinalcortex，MEC）的投射；靠近下托的远端（Distal）部分更多地由外侧内嗅皮层（Lateral entorhinal cortex，LEC）控制[17]。在径向轴上，CA1 通常被划分为深层（Deep）和浅层（Superficial）。两者由神经元底树突和顶树突所在位置所定义。即浅层 CA1（sCA1）与辐射层相邻，深层 CA1(dCA1)靠近始层。空间位置上，浅层 CA1 位于深层 CA1 的下方。在视觉上，深层与浅层并没有在径向轴上明显的区分界线，而是沿着径向解剖轴在形态，分子表达以及生理特征等方面呈现出梯度式的差异。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q424

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