適應(yīng)性電流調(diào)控下視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞及電突觸連接神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)活動特性的研究.pdf

1、適應(yīng)性是神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛存在的一種動態(tài)現(xiàn)象，它的典型表現(xiàn)為：隨著刺激的持續(xù)進(jìn)行，神經(jīng)元會不斷地調(diào)整自身的放電頻率（主要表現(xiàn)為頻率的逐漸降低）。之前的研究指出，適應(yīng)性在神經(jīng)元編碼外界刺激的過程中扮演著非常重要的作用，如：調(diào)節(jié)神經(jīng)元對輸入刺激的選擇性、降低信息編碼中的冗余度等。但關(guān)于適應(yīng)性在神經(jīng)信息處理過程中的作用仍存在很多不清楚的地方，如：能否以及如何對神經(jīng)元不同放電模式的產(chǎn)生做貢獻(xiàn)？是否以及怎樣對神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)群體編碼方式做調(diào)節(jié)？適應(yīng)性的產(chǎn)生

2、機(jī)制有很多，主要分為內(nèi)在機(jī)制（離子電流）和外在機(jī)制（突觸輸入）兩種。本論文的工作從內(nèi)在機(jī)制入手，利用計算模型的方法，并結(jié)合之前報道的一些實驗結(jié)果，分別研究了適應(yīng)性電流（即對適應(yīng)性放電的產(chǎn)生起關(guān)鍵性作用的離子電流）對視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞內(nèi)源性放電活動的產(chǎn)生以及對電突觸連接的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)群體同步化活動的調(diào)控作用。
　　論文的工作主要分為兩大部分。第一部分的工作主要是以單個視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞為考察對象。首先，提出改進(jìn)的離子通道模型，研究了適應(yīng)性

3、電流在單個神經(jīng)節(jié)細(xì)胞內(nèi)源性放電產(chǎn)生過程中的作用。然后，根據(jù)改進(jìn)的模型并結(jié)合已報道的模型，比較了具有不同內(nèi)在機(jī)制的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞在編碼外界刺激時所展現(xiàn)出的不同的興奮性特征。第二部分的工作主要是利用圖論的方法，對神經(jīng)元群體之間電突觸網(wǎng)絡(luò)的連接情況進(jìn)行分析，并構(gòu)造了幾種典型的電突觸網(wǎng)絡(luò)，研究了具有不同程度適應(yīng)性放電的神經(jīng)元所形成的網(wǎng)絡(luò)在群體活動方面的差異。
　　主要結(jié)果包括：（1）模型驗證了視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞膜上存在的兩種離子電流：慢性失活的

4、鈉離子電流和延遲整流的鉀離子電流，都參與了對神經(jīng)節(jié)細(xì)胞適應(yīng)性放電活動的調(diào)節(jié)。此外，這兩種適應(yīng)性電流的共同作用與神經(jīng)節(jié)細(xì)胞兩種內(nèi)源性放電活動（tonic和phasic）的產(chǎn)生具有特定的相關(guān)性。（2）呈現(xiàn)不同內(nèi)源性放電活動的三種神經(jīng)節(jié)細(xì)胞分別具有Hodgkin的三類興奮性特征。另外，對于周期性刺激，不同神經(jīng)節(jié)細(xì)胞會表現(xiàn)出有差異但互補(bǔ)的編碼方式。（3）神經(jīng)元群體之間的電突觸連接可以近似地用小世界網(wǎng)絡(luò)來描述。此外，適應(yīng)性因素的存在會減弱網(wǎng)絡(luò)中成

5、對神經(jīng)元之間的相關(guān)性，而對神經(jīng)元群體的同步化活動則表現(xiàn)出非單調(diào)的調(diào)節(jié)方式：弱的適應(yīng)性會降低神經(jīng)元的群體同步化活動，而強(qiáng)的適應(yīng)性會維持神經(jīng)元的群體同步化活動。進(jìn)一步的結(jié)果顯示，適應(yīng)性因素的存在會促使網(wǎng)絡(luò)中神經(jīng)元由單峰樣放電向簇發(fā)樣放電的轉(zhuǎn)變。
　　本論文的創(chuàng)新點在于：揭示了慢性失活的鈉離子電流和延遲整流的鉀離子電流在視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞tonic和phasic型放電活動產(chǎn)生過程中的調(diào)節(jié)作用；揭示了三種具有內(nèi)源性差異的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞分別對應(yīng)三