大鼠出生后早期耳蜗前腹侧核主神经元的功能发育

发布时间：2017-04-17 14:03

  本文关键词：大鼠出生后早期耳蜗前腹侧核主神经元的功能发育，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我们生活在一个丰富多彩的有声世界。声音是动物了解外部世界变化,与同类互相交流,赖以生存的重要媒体。外界声波通过介质传到外耳道,再传到鼓膜。鼓膜振动,通过听小骨传到内耳。内耳中阶内含柯蒂氏器,听觉感受器细胞毛细胞坐落在柯蒂氏器的基底膜上。毛细胞能够感受声波引起的基底膜振动,并将其转换为细胞的膜电位变化,后者引起毛细胞的神经递质释放,最后导致支配毛细胞的听神经发放神经冲动。这样,声学信号引起的液体振动在耳蜗内被转换成听神经的冲动发放而传到神经中枢。 听神经包含传出和传入两个部分。听觉传入神经将信号从耳蜗传入神经中枢；听觉传出神经恰恰相反,它将信号从神经中枢传向耳蜗。传入神经分为Ⅰ型和Ⅱ型神经元。Ⅱ型神经元为假单极细胞结构,不含髓鞘。Ⅰ型神经元为典型的双极细胞,它们被髓鞘所包裹。主要由Ⅰ型神经组成的听觉传入神经将来自于耳蜗毛细胞的信号传往同侧耳蜗核内的神经细胞,听觉中枢始于低位脑干的耳蜗核(cochlear nucleus,CN)。与耳蜗初级神经元相比,听觉中枢神经元的一个明显特征就是其形态与功能的多样性。通常将CN分为三个主要亚区,分别是前腹核(anteroventral cochlear nucleus,AVCN),后腹核(posteroventral cochlear nucleus,PVCN)与(dorsal cochlear nucleus,DCN)背核。其中每个亚区都有数种乃至数十种不同形态的神经元。这些神经元具有一定的空间分布特征、功能特点和特定的解剖联系,提示它们在处理听觉信息方面起到不同作用。Ⅰ型传入神经将声音的物理特征转换成相应的神经冲动,按一定的时间、空间序列投射到低位脑干的特定神经元。听神经经耳蜗腹核的腹侧进入CN。在CN中含两种丛细胞,一种称之为球状丛细胞(spherical bushy cells,SBC),还有一种称之为球形丛细胞(globular bushy cells,GBC)。球状丛细胞主要分布在AVCN前区,该细胞的重要形态学特征就是听神经末梢与这些丛细胞之间形成的巨大海德氏终球且细胞与上橄榄复合体(superior olive complex, SOC)形成支配联系。球形丛细胞主要分布在AVCN后区。AVCN中这两类细胞就是与听神经Ⅰ型纤维直接发生突触联系的神经元。那么,就球状丛细胞和球形丛细胞究竟在信息加工在起到一个什么样的作用,我们还知之甚少。唯一可以肯定的是,作为听神经信息上行传递的第一级站点,此两种神经元功能将对整个听觉系统有重要影响。本研究主要探讨新生SpragueDawley(SD)大鼠AVCN中球状丛细胞和球形细胞以及星形细胞的功能发育。 已有研究认为,SD大鼠的听觉建立始于出生后第十二天。在本实验研究中,采用了年龄段5-21天的SD乳鼠进行脑干冠状切片,并在红外光差显微镜下进行脑片全细胞膜片钳记录。在膜片钳实验记录中,采用全细胞电流钳方式对AVCN部位神经元实施步阶方波刺激,依此判断神经元类别并分析动作电位,离线分析统计不同年龄段SD大鼠丛细胞的动作电位半峰宽。实验研究中还结合了免疫组化手段,从形态学上结合电生理学手段判断细胞类型。免疫组化采用生物胞素结合荧光染料CY3对记录细胞进行染色,在共聚焦纤维镜下观察并拍摄记录细胞形态。在完成神经元电流钳记录后,将仪器转换至电压钳记录微小自发放(miniature excitatory postsynaptic currents,mEPSCs),钳制电压为-60mv。采用软件MiniAnalysis分析微小自发放的10-90%上升时间(10-90%Risetime)和时间常数(Decay tau)。最终,根据记录结果统计分析丛细胞半峰宽、mEPSCs10-90%上升时间及mEPSCs时间常数随SD乳鼠年龄的变化,探讨AVCN及甚至整个听觉通路可塑性的机制。 在AVCN中,共记录并分析了76个丛细胞,所有76个丛细胞散布在出生后5-21天这一年龄段。以SD乳鼠年龄为横坐标,对应丛细胞动作电位半峰宽为纵坐标,作出散点分布图。结果发现,动作电位半峰宽从出生后5天(P5)到12天(P12)程大幅减小的趋势,而在出生后12天到21天无明显变化趋势。将76个丛细胞的动作电位半峰宽分为P5-7、P8-12、P13-15、P16-21四个年龄段进行统计分析比较发现,除了P13-15与P16-21年龄组间无显著性差异(P0.05),其他各年龄组间均存在显著性差异(P0.05)。 在76个丛细胞中,P7时间点记录了5个丛细胞的mEPSCs,P14记录了7个丛细胞,P21记录了2个丛细胞。分别比较了不同年龄SD乳鼠丛细胞mEPSCs10-90%上升时间均值和时间常数。P7年龄组的mEPSCs10-90%上升时间显著大于P14和P21年龄组(P0.05),P14和P21年龄组间无显著性差异(P0.05)。P7年龄组mEPSCs时间常数显著大于P14和P21年龄组(P0.05),P14和P21年龄组间无显著性差异(P0.05)。 此外,在AVCN中一共记录并分析了30个星形细胞。P7记录到12个星形细胞,P14记录到11个星形细胞,P21记录到7个星形细胞。分别统计分析P7、P14、P21三个年龄组星形细胞动作电位的半峰宽和时间常数,发现各个年龄组间星形细胞的动作电位半峰宽和时间常数均有显著性差异。 据此,本实验得出结论：耳蜗核前腹侧核中丛细胞的功能成熟先于听觉的建立,星形细胞的功能成熟是在听觉建立后完成的。
【关键词】：耳蜗前腹侧核 发育 丛细胞 星形细胞 听觉建立
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R338.3
【目录】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 综述：听觉系统低位脑干核团的功能发育及其可塑性11-22
• 1.1 耳蜗核神经元对声音信号的表达11-12
• 1.2 耳蜗核前腹核内细胞的分类及其微细结构12-13
• 1.3 耳蜗腹侧核到外侧上橄榄核通路的功能发育13-14
• 1.4 MNTB-LSO通路早期发育过程中的耳蜗依赖性14-16
• 1.5 听觉脑干环路发育的活动依赖性16-18
• 1.6 听觉脑干环路发育的非活动依赖性18-19
• 1.7 听觉中枢发育过程中的可塑性及其研究的临床意义19-22
• 第二章 耳蜗核前腹侧核主神经元的功能发育22-37
• 2.1 引言22-24
• 2.2 材料和方法24-30
• 2.2.1 实验材料24-25
• 2.2.2 主要仪器、设备和软件25
• 2.2.3 实验动物25
• 2.2.4 脑片制备和孵育25-26
• 2.2.5 耳蜗核前腹侧核细胞类型的电生理鉴别26
• 2.2.6 耳蜗核前腹侧核细胞类型的形态鉴别26-27
• 2.2.7 耳蜗前腹侧核丛细胞的微小兴奋性突触后电流的记录和分析27-28
• 2.2.8 耳蜗核前腹侧核丛细胞的动作电位半峰宽分析28-29
• 2.2.9 数据分析和统计学处理29-30
• 2.3 结果30-35
• 2.3.1 AVCN中丛细胞和星形细胞的基本电生理反应特性及鉴别30
• 2.3.2 AVCN中丛细胞和星形细胞的形态鉴别30-31
• 2.3.3 AVCN中丛细胞在发育过程中动作电位半峰宽的变化31-32
• 2.3.4 AVCN中丛细胞在发育过程中mEPSCs的变化32-34
• 2.3.5 AVCN中丛细胞发育过程中突触连接的变化34
• 2.3.6 AVCN中星形细胞在发育过程中动作电位时间精确性的变化34-35
• 2.4 讨论35-37
• 参考文献37-51
• 中英对照缩略词表51-52
• 论文发表情况52-53
• 致谢53-54

【共引文献】

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本文编号：313353