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中药对斜视性弱视猫视皮质N-甲基-D-天冬氨酸受体1亚基表达的研究
目的:应用实时荧光定量PCR(RT-PCR)技术观察中药对斜视性弱视猫视皮质17区、21a区的作用.方法:将4-6周龄幼猫随机分为6组,每组5只,分别为正常组、模型组、生理盐水组、低剂量组、中剂量组、高剂量组,各组造模、喂药1月后应用RT-PCR技术观察N-甲基-D-天冬氨酸受体1亚基(NMDAR1)基因的表达.结果:中药可以提高斜视性弱视猫视皮质NMDAR1的表达,剂量高者效果好,17区较21a区明显,双侧均有作用.结论:中药可以提高敏感期内斜视性弱视猫视皮质的神经元突触兴奋性,诱导神经元突触的发育、存活和分化,逆转弱视的形成,达到治疗弱视的目的.
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视明宝颗粒对斜视性弱视猫视皮层超微结构研究
目的:应用电镜技术观察视明宝颗粒对斜视性弱视猫视皮质17区、视皮质21a区的作用.方法:将4～6周龄幼猫随机分为6组,每组5只,分别为正常组、模型组、生理盐水对照组、视明宝颗粒低剂量组(低剂量组)、视明宝颗粒中剂量组(中剂量组)、视明宝颗粒高剂量组(高剂量组),将除正常组外的其余5组造斜视性弱视模型,模型组造模成功后直接进行电镜观察,其余4组进行生理盐水和低、中、高剂量药物灌胃,1月后处死,进行电镜观察.结果:中剂量组和高剂量组在17区及21a区双侧均可见细胞功能的恢复,细胞核染色质均匀分布,细胞器结构逐渐清晰,突触数量增加等.结论:视明宝颗粒可以改善斜视性弱视造成的视皮层17区和21a区的损害,中、高剂量组明显,机制可能与中药加速基因的复制转录过程,加快蛋白质的合成,增加突触的形成,增强突触的可塑性,促进细胞代谢及损伤神经元的恢复有关.
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脑源性神经营养因子及其受体酪氨酸激酶B在慢性高眼压猕猴初级视皮层的表达
目的 探讨不同时期慢性高眼压猕猴初级视皮层脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)及其受体酪氨酸激酶B(tyrosine kinase B,TrkB)表达的改变及其意义.方法 取4只健康猕猴和11只由激光小梁网烧灼法造成的不同时期慢性高眼压猕猴的初级视皮层,做冠状面和切线位冰冻切片,免疫荧光组织化学法检测BDNF和TrkB,图像分析法计算每10 000 μm2组织中BDNF阳性区域面积并进行方差分析.结果 健康猕猴初级视皮层BDNF表达丰富,冠状面及切线位BDNF阳性区域面积分别为(432.54±115.90)μm2和(693.38±354.59)μm2,青光眼组BDNF表达普遍降低,分别为(90.42±75.10)μm2(P=0.000)和(354.36±194.58)μm2(P=0.031),与健康对照组间差异有统计学意义,但与病程无关.青光眼组TrkB表达也呈不同程度减弱.结论 慢性高眼压猕猴初级视皮层的BDNF及TrkB表达降低,可能通过削弱下行营养支持,加重了视觉通路中下级神经元的病变,从而参与了青光眼病理机制中的恶性循环.
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大鼠初级视皮层第Ⅱ/Ⅲ层侧向突触联系长时程增强的发育调控
本研究采用膜片钳全细胞记录的方法研究了Sprague-Dawley(SD)大鼠初级视皮层第Ⅱ/Ⅲ层内部侧向突触联系可塑性发育变化的动态过程.采用Pairing Stimulation的方法,分别在初级视皮层第Ⅱ/Ⅲ层和第Ⅳ层对位于第Ⅱ/Ⅲ层的神经元进行长时程增强(long term potentiation,LTP)效应的诱导,并记录结果.结果显示:(1)SD大鼠神经元第Ⅱ/Ⅲ层神经元在第Ⅱ/Ⅲ层到第Ⅱ/Ⅲ层的水平方向和第Ⅳ层到第Ⅱ/Ⅲ层的垂直方向可分别独立诱导出突触后兴奋性电流;(2)SD大鼠初级视皮层第Ⅱ/Ⅲ层之间侧向联系的LTP在出生后第12天(睁眼)之前可以被水平强直刺激诱导;(3)SD大鼠初级视皮层第Ⅱ/Ⅲ层兴奋性神经元在睁眼前,水平方向的强直刺激只能诱导出从第Ⅳ层到第Ⅱ/Ⅲ层突触反应短时程增强;(4)大鼠眼睁开(P12)后,水平方向的强直刺激可诱导出第Ⅳ层到第Ⅱ/Ⅲ层间突触联系的LTP;(5)在大鼠出生后第14天,当接连给予垂直方向和水平方向的强直刺激,水平方向的强商刺激使得垂直方向强直刺激诱发出的从第Ⅳ层到第Ⅱ/Ⅲ层突触联系LTP幅度下降.这一结果提示:当两个方向的强直刺激同时给予的时候,水平输入对于垂直输入在垂直突触联系上调控有削弱的作用;(6)SD大鼠初级视皮层第Ⅱ/Ⅲ层兴奋性神经元突触AMPA受体自发反应受发育调控.在眼睁开前,AMPA受体自发反应的频率较低,在出生后第12～14天内急剧上升,而在出生后第18天后略有下降.AMPA受体自发反应的幅度在出生后第12天后略有下降.以上结果揭示,水平方向的突触联系强度和水平方向的输入对垂直方向的突触联系的作用都受到发育调控.第Ⅱ/Ⅲ层内部水平输入对于垂直方向的输入具有双重作用,这种相互作用可能涉及神经网络形成过程中竞争机制,也可能涉及视觉功能柱的形成.
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用脑光学成像术研究不同空间拓扑位置猫初级视皮层的空间频率反应特性
采用基于内源信号的脑光学成像方法, 在大范围视皮层研究了不同空间拓扑位置对应的皮层区的对光栅刺激空间频率反应特性.结果表明, 周边视野对应区对高空间频率刺激反应极弱或没有反应, 中心视野对应区对较宽的空间频率范围内的刺激均有反应, 但对高频刺激反应更强;无论在周边对应区还是中心对应区, 其视野越靠近中心, 其空间频率调谐曲线和截止空间频率越靠近高频, 而且这种过渡是平缓的.以上结果说明, 猫初级视皮层空间频率反应除了具有柱状分布特点外, 还随皮层对应的空间拓扑位置而变化, 提示空间频率柱的分布可能有赖于其空间拓扑位置.
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视觉刺激对猴初级视皮层神经元眼球位置效应的影响
用细胞外记录的方法,研究了视觉刺激对清醒猴初级视皮层神经元眼球位置效应的影响.当猴注视电视屏幕上25个不同位置的小光点(注视点)时,在屏幕上分别给予两种不同形式的视觉刺激:注视点周围的闪烁圆环和感受野内的移动光条.这两种刺激都能增强初级视皮层神经元的眼球位置相关活动,并相应地使受眼球位置调制的神经元的比例明显增加.以上结果表明,视皮层的第一级神经元已经可以对视觉信息和眼球位置信息进行整合.
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清醒猴纹状皮层(V1)神经元与注视位置相关的活动
用单细胞记录方法,研究了不同眼注视位置对清醒猴初级视皮层(V1)神经元自发活动的影响.实验前训练两只猴(Macaca mulatta)注视一个小光点,并使注视点在屏幕上顺序移动25个位置.我们观察到:(1)52%的初级视皮层神经元发放频率受眼位置调制,存在着一个能引起细胞大发放的"注视野";当注视点位于该细胞的注视野内时,发放频率明显增强.(2)大多数神经元的注视野位于感受野的外侧,多数在对侧视野范围内.(3)受眼位置影响的神经元分布在皮层的不同深度上,多数在皮层的浅层和深层.以上结果表明,大约半数初级视皮层神经元可以编码眼位置信息.
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脑光学成像技术揭示的猫初级视皮层方位倾斜效应
方位倾斜效应(oblique effect)是人类普遍存在的视觉心理效应. 为了检测其神经基础, 我们采用脑光学成像方法, 对猫初级视觉皮层较大范围内的水平-垂直方位光栅刺激敏感区和倾斜方位光栅刺激敏感区的大小及其反应强度进行了定量分析. 结果表明: 水平-垂直敏感区比倾斜角敏感区面积大, 平均差异为4.7%;水平-垂直方位刺激引起的反应强度整体上比倾斜角方位刺激大.以上结果澄清了以往一些电生理研究结果的不同, 为方位倾斜这一心理效应提供了更为可靠的生理学解释.
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初级视觉皮层“简单”与“复杂”神经元动力学的计算建模
本文回顾了我们在哺乳动物视觉皮层的建模工作.利用初级视觉皮层的大规模神经元网络模型,我们解释了初级视觉皮层里“简单”与“复杂”神经元现象的网络机制.所谓的“简单”细胞对视觉刺激的反应近似线性,而“复杂”细胞对视觉刺激是非线性的.我们的模型成功地再现了简单和复杂细胞分布的实验数据.
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胆碱能神经元在闪光刺激增强大鼠初级视皮层可塑性中的作用
目的 研究胆碱能神经元及递质在大鼠初级视皮层可塑性中的作用.方法 36只(36眼)成年SD大鼠随机分为3组:对照组、激动剂组、阻断剂组,每组各12只(12眼).各组大鼠麻醉、固定后在初级视皮层(V1区)植入记录电极和玻璃微电极、在额叶植入参考电极,术后第7、8、9天于固定时间行紫光闪光刺激1h,第10天行微量注射M受体激动剂卡巴胆碱和M受体阻断剂东莨菪碱,注射后在相同闪光刺激条件下给予一串高频刺激,记录各组高频刺激前后V1区的视觉诱发电位,分析各组视觉诱发电位的幅值和峰时值的变化.检测不同组别大鼠在强直性闪光刺激后初级视皮层中胆碱乙酰转移酶(CHAT)、胆碱酯酶(AchE)活性,Western blot检测不同组别大鼠初级视皮层ChAT含量.结果 对照组和激动剂组在接受强直性闪光刺激后视觉诱发电位幅值较之前有显著性升高(均为P＜0.01),且峰时值变短(均为P＜0.01),阻断剂组幅值和峰时值在刺激前后差异无统计学意义(均为P＞0.05).在强直性闪光刺激后,与对照组相比,激动剂组幅值升高(P＜0.01)、峰时值变短(P＜0.01),阻断剂组幅值降低(P＜0.01)、峰时值变长(P＜0.01).对不同组别大鼠进行强直性闪光刺激后发现,与对照组相比,激动剂组的ChAT活性明显升高(P＜0.05)、AchE活性降低(P＜0.05);而阻断剂组的ChAT活性明显降低(P＜0.05),AchE活性升高(P＜0.05);阻断剂组与激动剂组ChAT、AchE活性差异显著(均为P＜0.05).ChAT蛋白的表达经Western blot分析发现,与对照组比较,激动剂组有显著性升高(P＜0.05),阻断剂组有显著性降低(P＜0.05),阻断剂与激动剂组差异显著(P＜0.05).结论 强直性闪光刺激能使大鼠闪光视觉诱发电位呈现LTP样反应,胆碱能神经元及递质系统参与了闪光刺激致大鼠初级视皮层的可塑性变化.
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成年大鼠视皮层局部场电位振荡特性的研究
目的 从神经元集群层次上探讨大鼠初级视皮层(V1区)局部场电位振荡的层间特性.方法 利用细胞外记录技术,记录麻醉状态下成年大鼠V1区的局部场电位振荡活动.经过快速傅立叶转换获得功率频谱图,分析V1区2+3层(L2/3)和5层(L5)低频段和高频段的功率成分,并计算功率比值.绘制功率比值与微电极穿行皮层深度分布散点图,比较L2/3和L5 11～20 Hz局部场电位的频段功率值和功率比值差异,来观察成年大鼠V1区局部场电位振荡的层间差异.结果 成年大鼠V1区L2/3以低频(2～5 Hz)振荡为主,L5除了2～5Hz频段存在功率频谱高峰,在10～20 Hz频段也出现了强烈的振荡活动.对皮层深度与功率比值绘制散点图并进行相关分析,结果显示两者呈正相关(r=0.663,P=0.000),回归方程为Y=-0.649+0.001x.L2/3 11～20 Hz频段功率值为(0.97 ±0.50)×10<'-8>Μv<'2>·Hz<"-1>,L5该频段功率值为(6.38±2.94)X 10<'-8> Μv<'2>·Hz<'-1>,2层间比较差异有显著统计学意义(P=0.000).结论 成年大鼠V1区自发局部场电位振荡存在层间特性,较高频段振荡活动倾向于出现在L5.
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猫初级视皮层神经元视觉训练相关的方位调制特性可塑性变化研究
目的 方位调制特性是V1区神经元显著的特性之一,方位调制特性的发育具有视觉经验依赖的可塑性,本研究旨在定量测定和分析关键期后期幼猫V1区神经元由配对光栅视觉训练诱发的方位调制特性的可塑性变化.方法 采用在体细胞外记录技术,观察轻微麻醉和完全麻痹状态下3只幼猫初级视皮层V1区28个神经元的优方位和方位选择指数(orientation selection index,OSI),采用非优方位的高频配对光栅视觉训练13min,观察训练后神经元优方位偏移方向和偏移度大小,比较训练前后OSI的大小.结果 视觉训练后,优方位在86%(24/28)的神经元中偏向训练刺激的方向(正偏离),在14%(4/28)的神经元中偏离训练刺激的方向(负偏离),平均偏移度为7.978°(SD=7.463°).训练后OSI(0.199±0.096)较训练前OSI(0.159±0.078)增加,差异有统计学意义(t=-3.989,P＜0.05).结论 在发育关键期后期幼猫的初级视皮层,神经元具有明显的方位调制特性,感受野内非优方位参数的光栅训练,通过高频配对刺激诱发的短时程突触传递效能可塑性变化的方式介导了神经元的方位调制特性的修饰变化.
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视野前青光眼的不同改变及诊断研究进展
原发性青光眼是工业化社会中一个普遍的不可逆性致盲的原因,它以伴随着视神经的神经节细胞与轴突退行性改变为特征.标准自动视野计的出现为青光眼的诊断提供了很大程度上的帮助,但同时也存在一定的缺陷.如何在视野改变之前发现青光眼的存在已成为当今研究的新热点.视野前青光眼的诊断有利于患者早期发现、早期治疗,延缓疾病的发展.本文从视野前青光眼患者的视觉皮层、眼部血流改变、视盘及视功能的发病机制进行阐述,同时联系相关检查对视野前青光眼的诊断进行综述及展望.
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猫初级视皮层神经元的双眼整合反应特性研究
背景 来自双眼视觉信号经视网膜、外侧膝状体直至初级视皮层融汇到单个细胞,构成双眼驱动细胞.双眼驱动细胞对双眼视觉信息进行整合和编码并介导高级视皮层产生融合和立体视觉,视觉发育关键期内的异常视觉经验常导致弱视和双眼整合反应的损害.目的 观察幼猫初级视皮层双眼驱动细胞对来自双眼视觉信号的整合反应特性.方法 选用3只8～10周健康幼猫,采用在体细胞外记录技术和双眼分视刺激方法,观察麻醉和肌肉麻痹状态下幼猫初级视皮层V1区28个电极记录部位的双眼驱动细胞对光栅刺激的峰电位发放率和局部场电位Gamma频率(20～90Hz)的振荡幅度,计算并比较两种信号的眼优势指数(ODI)和双眼整合指数(BII),观察细胞对双眼分别刺激的反应是否平衡及对双眼整合反应大小的影响.结果 在具双眼特性的28个细胞中,锋电位信号的眼优势绝对值较场电位的眼优势绝对值大(t=2.606,P=0.021);锋电位和场电位的ODI呈正相关(R2=0.513,F=27.423,P=0.003),双眼整合作用主要表现为易化,锋电位的BII(2.348±0.996)较场电位的BII(3.678±1.974)小,差异有统计学意义(t=2.671,P=0.019),对于锋电位信号,双眼平衡组的易化反应较双眼不平衡组高,差异有统计学意义(t=-2.519,P=0.035),对于场电位信号,双眼平衡组的易化反应较双眼不平衡组高,但差异无统计学意义(t=-1.671,P=0.146).结论 在正常发育的幼猫初级视皮层,神经元对来自双眼感受野内相同视刺激的整合作用主要表现为易化,且易化水平依赖于神经元对双眼分别的视刺激反应是否平衡,场电位信号和锋电位信号从不同皮层空间范围和来源成分反映了双眼整合的神经机制.
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不同色光刺激对大鼠初级视皮层神经元场电位的影响
目的:检测不同色光刺激对大鼠初级视皮层(V1区)神经元场电位的影响.方法:将10只健康成年SD大鼠麻醉固定,分别在左(右)大脑Vl区慢性植入记录电极,在额叶植入参考电极,于术后第5、7和9天给予白、红、绿色闪光刺激,分析不同实验时间和色光刺激对大鼠V1区场电位幅值和面积变化的影响.结果:不同色光和实验时间对大鼠V1区神经元场电位的幅值和面积均有影响(P均<0.05).其中白光所致场电位在第7、9天较刺激前和第5天均增强(P<0.05),且与红光相比差异有统计学意义(P<0.05);绿光刺激后V1区场电位在第7、9天较刺激前增强(P<0.05),且在第9天强于红光(P<0.05).各实验时间红光刺激后Vl区场电位无明显变化.结论:白、绿色闪光刺激均能致大鼠V1区的电活动明显变化.
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AMPA受体及其GluR2亚基在大鼠初级视皮层可塑性中的作用研究
目的 观察闪光刺激对大鼠初级视皮层诱发电位的影响,探讨AMPA受体及其GluR2亚基在大鼠初级视皮层可塑性中的作用.方法 24只成年SD大鼠随机分为3组:A组(空白对照组:不接受闪光刺激)、B组(光刺激组:接受紫光闪光刺激)、C组(阻断剂组:接受紫光闪光刺激并注射AMPA受体阻断剂).各组大鼠麻醉、固定后分别在初级视皮层(V1区)植入记录电极,在额叶植入参考电极,在V1区(与记录电极同侧)植入微细玻璃微电极做微量注射,B组和C组手术恢复后连续5d每天于固定时间行紫光闪光刺激1h,之后行微量注射生理盐水和AMPA受体阻断剂后,在相同闪光刺激条件下,给予一串高频刺激,记录高频刺激前后初级视皮层(V1区)的视觉诱发电位,分析两组视觉诱发电位的幅值和潜伏期的变化；western blot检测各组大鼠强直性闪光刺激前后初级视皮层GluR2蛋白含量的变化.结果 B组和C组在接受强直性闪光刺激后诱发电位幅值较之前明显升高,且潜伏期变短(均P ＜0.01),在强直性闪光刺激后,C组幅值显著高于B组、潜伏期显著短于B组(均P＜0.01)；在强直性闪光刺激之前,B组和C组的幅值和潜伏期均差异无显著性.western blot结果显示,B组大鼠GluR2含量在强直性闪光刺激前显著高于强直性闪光刺激后,但显著低于A组(均P＜0.05),C组GluR2含量与B组在强直性闪光刺激前后均差异无显著性.结论 强直性闪光刺激能使大鼠初级视皮层视觉诱发电位呈现LTP样反应,AMPA及其GluR2亚基参与了闪光刺激致大鼠初级视皮层的可塑性变化.
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闪光刺激对大鼠初级视皮层脑电波的影响及机制研究
目的 检测并验证闪光刺激对大鼠初级视皮层(V1区)脑电波的影响及可能机制.方法 10只成年SD大鼠在左侧(右)慢性植入电极,予术后第5、7、9天分别给予白、红、绿色闪光刺激并同时记录V1区皮层脑电波.利用免疫组织化学鉴定大鼠视网膜感光蛋白Rhod-opsin和S-opsin,以及大鼠V1区感光蛋白S-opsin.结果 于术后第7、9天给予大鼠白、绿色闪光刺激,V1区脑电波的幅值和面积与刺激前相比有显著性增加(P＜0.01),而术后第5天,V1区脑电波在闪光刺激前后无明显变化.红色闪光刺激对V1区脑电波无明显影响(P＞0.01).免疫组织化学鉴定显示大鼠视网膜感光蛋白Rhod-opsin和S-opsin均表达阳性,V1区感光蛋白S-opsin表达阳性.结论 白、绿色闪光刺激能增强大鼠初级视皮层的电活动,并呈现出强直后增强现象.
