血管性痴呆大鼠模型中神经振荡与突触可塑性关系的探究

发布时间：2017-07-28 21:10

  本文关键词：血管性痴呆大鼠模型中神经振荡与突触可塑性关系的探究

  更多相关文章： 血管性痴呆 同等节律耦合 交叉节律耦合 突触可塑性 海马 Wistar大鼠

【摘要】：目的 大脑中不同频率的神经振荡能够将分散于各个脑区中的神经元活动联系起来。近年来,许多研究表明,神经振荡可以通过同等节律耦合和交叉节律耦合对同一脑区内或不同脑区之间的信息传递与交流发挥作用。这两种耦合方式与认知功能密切相关,并可能参与调节某些精神类疾病的发病。我们以前的研究表明血管性痴呆大鼠(vascular dementia, VD)空间学习记忆能力严重受损。在本研究中,进一步通过海马CA3和CA1局部场电位(local field potential, LFP)的theta和gamma节律,以及这两个节律之间交叉耦合分析进而探讨VD大鼠CA3与CA1脑区之间的协调能力的改变,从神经网路层面进一步探讨VD大鼠认知受损机制。并深入地讨论了基于LFP的神经信息流(Neural information flow,NIF)指标是否可以用来表征突触可塑性。 方法 采用双侧颈总动脉结扎方法建立Wistar大鼠血管性痴呆模型(vascular dementia, VD)。首先记录CA3和CA1的自发LFP,场电位记录完毕后,保持电极位置不动,诱导此神经通路的长时程增强(long term potentiation, LTP)。 结果 1.VD大鼠CA1脑区LTP显著低于正常大鼠。 2.VD大鼠CA3,CA1在同等节律：theta和gamma节律上的耦合程度下降(phase locking value, PLV);并且CA3驱动CA1的强度在这两个节律上也下降(广义方向一致性算法,general partial directed coherence, gPDC)。 3.VD大鼠CA3theta-CA1gamma交叉节律的相位-相位耦合(phase-phase coupling, PPC)(采用n：m相位锁定算法)和相位-幅值耦合(phase-amplitude coupling, PAC)(采用调节指数算法,modulation index, MI)显著下降。进一步,为区分gamma节律的幅值和CA3theta与CA1gamma幅值之间的相位耦合对PAC的影响,我们分别计算了一个CA3theta环里CA1gamma节律的能量和CA3theta与CA1gamma幅值的相位耦合(phase amplitude coupling_phase locking value, PAC_PLV; phase amplitudecoupling_conditional mutual information, PAC_CMI)。结果发现两组大鼠的一个CA3theta环里CA1gamma节律的能量无显著差异,而VD大鼠PAC_PLV, PAC_CMI指数显著低于正常大鼠。 结论 1.VD大鼠CA3theta-CA1gamma的PAC下降的原因在于CA3theta与CAlgamma幅值之间相位耦合的改变。 2.在VD大鼠中,CA3, CA1在theta, gamma节律内,节律间的协调能力下降,可能是VD大鼠认知受损的神经网络机制。 3.基于场电位的神经信息流指标(gPDC, PAC_CMI)或许可以用来反映CA3-CA1通路的突触可塑性。
【关键词】：血管性痴呆 同等节律耦合 交叉节律耦合 突触可塑性 海马 Wistar大鼠
【学位授予单位】：南开大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R749.13;R-332
【目录】：

• 中文摘要5-7
• Abstract7-11
• 符号说明11-12
• 第一章 前言12-15
• 第一节 研究背景12-14
• 1.1.1 海马CA3-CA1的突触可塑性12
• 1.1.2 神经振荡12-13
• 1.1.3 神经信息流(neural information flow,NIF)13-14
• 第二节 研究内容,目的与意义14-15
• 第二章 脑电信号分析方法15-22
• 第一节 一维脑电分析15-16
• 2.1.1 功率谱分析15
• 2.1.2 复杂度分析15-16
• 第二节 CA3-CA1同等节律耦合16-18
• 2.2.1 相位锁定值(Phase locking value,PLV)16-17
• 2.2.2 广义局部方向一致性算法(generalized partial directed coherence,gPDC)17-18
• 第三节 CA3-CA1交叉耦合18-21
• 2.3.1 相位-相位耦合(Phase-phase coupling,PPC)18-19
• 2.3.2 相位-幅值耦合(phase-amplitude coupling,PAC)19-21
• 第四节 统计方法21-22
• 第3章 结果22-39
• 第一节 一维脑电信号分析22-25
• 3.1.1 典型功率谱示意图22-23
• 3.1.2 线性功率谱分析和非线性SampEn分析23-25
• 第二节 海马CA3和CA1区LFP在同等节律上的耦合25-27
• 3.2.1 同等节律相位同步25-26
• 3.2.2 同等节律方向耦合26-27
• 第三节 海马CA3和CA1区LFP在交叉节律上的耦合27-37
• 3.3.1 交叉节律的相位-相位耦合27-30
• 3.3.2 交叉节律的相位-幅值耦合30-37
• 第四节 突触可塑性结果37-39
• 第四章 讨论39-44
• 第一节 VD大鼠海马CA3和CA1区脑电活动的线性与非线性改变39-40
• 第二节 VD大鼠在theta和gamma节律上的神经信息流指标C_(CA3->CA1)显著低于正常大鼠40-41
• 第三节 VD大鼠CA3-theta和CA1-gamma节律交叉耦合的改变41-42
• 第四节 VD大鼠损伤的突触可塑性与下降的神经信息流方向指标42-43
• 第五节 结论43-44
• 参考文献44-51
• 致谢51-52
• 附录A 实验动物与电生理数据获得52-54
• 附录B 水迷宫实验及结果54-56
• 个人简历56
• 在学期间发表的学术论文及研究成果56

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 ;Information flow among neural networks with Bayesian estimation[J];Chinese Science Bulletin;2007年14期

，

本文编号：586012