大鼠初级躯体感觉皮层后肢代表区的神经回路和时间可塑性:平面微电极阵列记录技术的应用

• 作者: 刘明刚 常颖 曹发乐 李震 王丹丹 王蕊蕊 赵振宇 金建慧 陈军 陈雪峰
• 来源期刊: 神经科学通报（英文版）
• 关键词: 平面微电极阵列记录技术 二维电流源密度分析 初级躯体感觉皮层 神经回路 长时程增强
• 年，卷（期）: 2010,（3）
• 页码范围: 175-187
• 页数: 13页
• 语种: 英文
• DOI: 10.1007/s12264-010-0308-6

摘要

目的 运用平面微电极阵列记录技术探讨大鼠初级躯体感觉皮层(primary somatosensory cortex,S1 area)后肢代表区的神经回路和时间可塑性.方法 将急性分离的大鼠脑片置于MED-64系统的电极平皿中,持续灌流通入95%O2和5%CO2混合气的人工脑脊液,随后进行多电极同时同步记录.利用双线性内插法计算出64个点的电流源与电流井,并将其转换为二维电流源密度分布图.结果 刺激S1后肢代表区脑片的Ⅱ-Ⅲ层,可鉴定出局部皮层内的连接回路,而刺激Ⅳ层(丘脑传入的主要终末端)则鉴定出丘脑皮层间的连接回路.首先,丘脑皮层投射的激活可以诱发更多的有效场电位,并且与S1区更多的神经元建立突触联系.与之相比,皮层内同路的激活引起的电反应活动范围则较小.其次,刺激Ⅳ层在每一刺激强度下诱发的场电位幅度远远大于刺激Ⅱ-Ⅲ的场电位幅度,即S1区更容易被丘脑皮层连接回路的投射纤维所激活.最后,在S1区Ⅳ层给予强直刺激可以记录到长达两个小时的局部场电位幅度的增加,长时程增强(1ong-term potentiation,LTP)的诱出率约为83.3%(5/6例).相反,在Ⅱ-Ⅲ层,同样的强直刺激并未能明显诱导LTP的发生.结论 大鼠S1区的后肢代表区似乎存在两种不同类型的神经回路,一种是由层间联系介导的皮层内回路,另一种则是由丘脑皮层传入介导的丘脑皮层连接回路.皮层内回路在空间上联系较局限且可塑性不强,而丘脑皮层回路的空间连接范围则相对较广,对躯体感觉信息的传入也显示出很强的可塑性.本结果为进一步在体外神经网络水平研究S1区的神经回路特性提供了很好的实验模型.