摘要:
目的 大量研究顯示前扣帶回(anterior cingulate cortex, ACC)是一個多功能的邊緣系統結構,參與諸如知覺, 運動,情緒和認知等多種高級腦功能。有證據顯示長時程增強現象(long-term potentiation, LTP)是研究ACC內發生 神經元突觸可塑性變化的重要模型。然而,迄今為止,關于ACC 神經網絡的時空特性仍少為人知。本研究旨在 應用平面微電極陣列記錄技術觀察不同長度θ節律串刺激對誘發大鼠ACC區域不同層結構的LTP的影響。
方法 采 用平面微電極陣列記錄技術,在急性分離的大鼠ACC腦片上進行記錄。通過實驗電刺激V-VI 層,記錄ACC各層 場電位。然后應用兩種θ 節律串刺激(theta burst stimulation, TBS)作為條件刺激誘發ACC腦區LTP,并比較不同層 的LTP 誘出效果。兩種刺激模式參數為:TBS1,100 Hz,4 個雙向方波脈沖為一串,重復10 次,間隔200 ms; TBS 2,100 Hz,4 個雙向方波脈沖為一串,重復5 次,間隔200 ms。實驗刺激前扣帶回深層可以分別在I 層, II-III 層及V-VI 層同時誘出三種波形不同的場電位:I 層為正向波,V-VI 層為負向波,II-III 層以復雜的波形為主。
結果 在實驗刺激位點給予兩種不同的條件刺激后,長串TBS1條件刺激的LTP誘出率顯著地高于短串TBS2條件刺 激,即TBS1 的LTP 誘出率超過60%,而TBS2 的LTP 誘出率少于25%。此外,層間分析結果顯示LTP 主要發生 在II-III 層及V-VI 層,I 層不能誘出LTP。進一步分析表明,無論是LTP 誘出率還是幅度在II-III 層及V-VI 層之間 均無顯著差別。
結論 本實驗結果提示同一刺激模式但重復刺激時間長短不同也可能導致LTP誘出率不同,這可能 是為什么以往報導關于前扣帶回LTP誘出率結果不同的一個關鍵原因之一,因此在設計此類實驗時選擇最佳刺激參 數更為重要。另外,本實驗證明平面微電極陣列記錄技術在研究前扣帶回皮質突觸可塑性的網絡特征,尤其是比 較不同層結構中的時空特性具有單電極無法比擬的優勢。
關鍵詞:長時程增強;前扣帶回皮質;θ節律刺激;平面微電極陣列記錄技術;大鼠
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