文档介绍：第三军医大学
博士学位论文
听觉下行投射对耳蜗核背侧核神经元调控作用的研究
姓名:张永海
申请学位级别:博士
专业:生理学
指导教师:阮怀珍
2011-05
第三军医大学博士学位论文
听觉下行投射对耳蜗核背侧核神经元调控作用的研究
摘要
听觉系统中除了上行通路外,还存在下行纤维投射通路,这些下行纤维投射通路包
括听皮层(auditory cortex, AC)对皮层下核团的投射及上级皮层下核团对下级皮层下核
团的投射。近二十年来,听觉神经电生理学实验对皮层下行纤维的功能已经有非常深入
的研究和报道。Yan 和 Suga 在 1996 对须蝠的研究最先发现初级听皮层(primary auditory
cortex, AI)下行纤维对中脑下丘(inferiro colliculus, IC)神经元具有高度特异性的调控
作用,这种特异性调控作用被称为“自我中心选择”机制。随后的研究相继发现“自我中
心选择”机制同样适用于皮层对丘脑内侧膝状体神经元的调控,甚至是对耳蜗毛细胞的
调控。同时,皮层下行调控的“自我中心选择机制”在多种不同的动物如小鼠、沙鼠和猫
上也已得到证实。
耳蜗核(cochlear nucleus, CN)是中枢神经系统的第一级听觉信息处理中枢,也是
中枢听觉系统中唯一接受听神经纤维输入的核团。根据其解剖学特征耳蜗核分为三个亚
核即:前腹核(anteroventral cochlear nucleus, )、后腹核(posteroventral cochlear
nucleus, )及背侧核(dorsal cochlear nucleus, DCN)。发
出的的下行纤维投射主要是到达包绕在耳蜗核背侧核的颗粒细胞区。最近的电生理学研
究发现听皮层对同侧及对侧 AV C N 的信息处理均有高度特异性的调控作用。到目前为
止,听皮层对 DCN 神经元的调控作用尚无研究报道。此外,解剖学研究已证实下丘中
央核(central nucleus of inferior colliculus, ICc)有大量的下行纤维投射到同侧 DCN 并且
这种投射是“点对点”的音频定位式投射, 听觉信息处理中
的作用和意义尚不清楚。
本研究的主要目的是观察 AI 及 IC 对同侧 DCN 神经元的调控作用,同时我们还观
察了 AC 和 DCN 神经元的细胞内反应特性。实验中选用 200-250g 健康成年 SD 大鼠首
先通过在体细胞外记录方法研究大鼠 DCN 神经元的兴奋性频率反应域(excitatory
frequency response area, eFRA)的特征及分类并通过 AI 局部电刺激及在体细胞外记录方
法观察 AI 局部激活对同侧 DCN 神经元最佳频率(Best Frequency, BF)、最低阈值
(minimum threshold, MT)、带宽(bandwidth BW)、感受野(receptive field, RF)及平均放点
数(average spike number ASN)等反应特性的影响。其次,采用在体细胞内记录方法观察
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AC 神经元细胞静息膜电位(resting membrane potential, RMP)和动作电位(action potential,
AP)),研究 AC 神经元自发的节律性膜电位活动及听觉刺激对其的影响。再次,我们研
究了 ICc 局部激活对同侧 DCN 神经元 BF、MT 的影响。最后,我们通过在体细胞内记
录方法研究了 DCN 神经元细胞内反应。实验结果如下:
1. DCN 神经元细胞外记录
听觉中枢系统的神经元 eFRA 可为分 4 类:Ⅰ类神经元的 eFRA 在高频侧有陡直的
倾斜度,而低频侧倾斜度相对平坦。Ⅱ类神经元的特征是 eFRA 局限在很窄的频率范围
内,而低频侧和高频侧的倾斜度均较陡直。Ⅲ类神经元 eFRA 的特征是相对对称并且宽
广,而低频侧和高频侧的倾斜度均较为平坦。Ⅳ类的 eFRA 的低频侧的倾斜度较为陡直,
而高频侧的倾斜度则相对平坦,此外,多峰型的 eFRA 也属于Ⅳ类神经元。本实验中记
录到的 74 个 DCN 神经元中,%(35/74)的神经元属于Ⅰ类神经元, %(11/74)
的神经元属于Ⅱ类神经元。%(20/74)%的神经元属于Ⅲ类神经元, %(8/74)
的神经元属于Ⅳ神经元。
2. AI 局部激活对 DCN 神经元电活动的影响
电刺激 AI 神经元的 BF 发生偏移。在-8 到 8kHz 的范围内,AI 和