長時程抑制和睡眠的相關(guān)性研究.pdf

1、背景：突觸可塑性包括長時程增強(LTP)和長時程抑制(LTD)，被認(rèn)為是學(xué)習(xí)記憶形成的內(nèi)在機(jī)制。在體LTP的誘導(dǎo)相對比較容易，但是在體LTD的誘導(dǎo)卻十分困難。已有的一些實驗證據(jù)表明，只有在某些特定的條件下如急性應(yīng)激、豐富新奇環(huán)境刺激或大腦發(fā)育過程中，才能誘導(dǎo)在體LTD。而其它條件下，一般很難誘導(dǎo)出LTD。IXD會在什么條件下被誘導(dǎo)以及其發(fā)揮什么樣的功能等問題還有待進(jìn)一步去研究和探討。現(xiàn)有的研究表明睡眠可以鞏固學(xué)習(xí)記憶，但其機(jī)制尚不明確；

2、突觸穩(wěn)態(tài)假說認(rèn)為覺醒及其伴隨的學(xué)習(xí)活動會導(dǎo)致大腦皮層總體突觸強度的增強，而慢波睡眠則會導(dǎo)致大腦皮層總體突觸強度的降低。如果睡眠確實在學(xué)習(xí)記憶中發(fā)揮著重要作用的話，那么找到一種睡眠依賴的突觸可塑性是合乎邏輯的。
　　 實驗方法及結(jié)果：本實驗用高臺應(yīng)激狀態(tài)下的雄性大鼠和未成年雌性大鼠這兩種能夠誘導(dǎo)出在體LTD的動物為模型，研究了在體LTD的誘導(dǎo)與睡眠的關(guān)系。我們發(fā)現(xiàn)：
　　 1、在白天，用經(jīng)典的低頻刺激模式(3Hz，900P

3、ulses，40-60％fEPSPmax刺激強度)可以在以上兩種大鼠上誘導(dǎo)出LTD；但是同樣的實驗方法在晚上卻誘導(dǎo)不出在體LTD。此結(jié)果說明LTD的誘導(dǎo)可能與動物生理節(jié)律有關(guān)。
　　 2、因為大鼠白天睡眠晚上覺醒，以上實驗結(jié)果無法區(qū)分睡眠和晝夜節(jié)律在LTD誘導(dǎo)中的作用。所以我們采用睡眠剝奪的方法把大鼠白天的睡眠延遲到晚上，從而有效地分離睡眠和白天這兩個影響因素。結(jié)果發(fā)現(xiàn)睡眠剝奪的大鼠在晚上可以成功誘導(dǎo)出在體LTD。這個結(jié)果說明了

4、LTD的誘導(dǎo)與大鼠的睡眠相關(guān)，而與白天無關(guān)，說明在體LTD是一種睡眠依賴的突觸可塑性。
　　 3、既然LTD誘導(dǎo)與睡眠相關(guān)，考慮到慢波睡眠會導(dǎo)致突觸強度的降低，我們模仿了慢波睡眠特征波的刺激模式來誘導(dǎo)在體LTD。采用低頻低強度刺激(3Hz，900Pulses，10-20％fEPSPmax刺激強度)，在大鼠的睡眠狀態(tài)下，沒有預(yù)先處理的自然狀態(tài)下的成年大鼠上也可以誘導(dǎo)出LTD；但用經(jīng)典的低頻刺激則不能在這些大鼠上誘導(dǎo)出LTD。同時用

5、這種低強度低頻刺激在成年大鼠的覺醒狀態(tài)下也誘導(dǎo)不出在體LTD。該結(jié)果進(jìn)一步證實在體LTD的誘導(dǎo)被睡眠易化和被覺醒抑制。
　　 結(jié)論：我們研究了睡眠與在體LTD的相關(guān)性，實驗結(jié)果表明LTD的誘導(dǎo)被睡眠易化，被覺醒抑制，并與誘導(dǎo)它的低頻刺激強度相關(guān)，這也許給出了誘導(dǎo)不出LTD提供了一個可能的解釋。我們的實驗結(jié)果表明LTD是一種睡眠依賴的突觸可塑性，其誘導(dǎo)不但需要動物處于睡眠狀態(tài)(或高睡眠壓力狀態(tài))而且需要類似于慢波睡眠階段的內(nèi)源性電