不同色光刺激對大鼠初級視皮層電活動的影響.pdf

1、研究背景和目的:
　　 視皮層是視覺的最高級中樞,各種視覺信息經由視覺通路最終都要傳導到視皮層,再經皮層的分析與綜合產生視覺。目前,各種研究大鼠視皮層對不同閃光刺激的反應,主要集中在不同的刺激模式對視覺誘發(fā)電位的影響。閃光刺激對視覺中樞皮層神經元的場電位等自發(fā)電活動的影響,這方面的研究相對較少。皮層神經元的場電位反映的是大腦皮層錐體細胞的自發(fā)性電位活動,是大腦皮層錐體細胞同步化活動時產生的突觸后電位或場電位的總和。閃光刺激對大鼠

2、視皮層場電位產生明顯影響,有報導提示增加刺激的強度和頻率可以使視皮層場電位呈現強直后增強甚至長時程增強現象。不同顏色的閃光刺激對大鼠視皮層的影響也不同,據目前的研究,大鼠除了對紅光刺激不太敏感,其他如白光及其他單色光刺激都能使大鼠視皮層場電位發(fā)生變化,但具體對哪種光刺激最敏感,不同的研究結果也不同,比較一致的觀點是,大鼠對短波長的光如紫外光等刺激比較敏感,可能與光量子的強度較大有關,也與大鼠視網膜感光細胞類型有關。
　　 單色光

3、刺激對大鼠視皮層電活動的影響,據有關文獻報道,主要是通過皮層與丘腦或丘腦與皮層之間形成的正反饋環(huán)路有關,也有研究表明在大鼠視皮層V1區(qū)存在對顏色視覺特異性敏感的神經細胞,而且現在通過功能性的磁共振技術證實這些細胞具有對不同顏色刺激的分辨能力。鼠科動物視錐細胞的感光蛋白主要有兩種類型,M-opsin和UV(S)-opsin,也有研究提示有些視錐細胞既表達M—opsin,也表達UV—opsin,M—opsin幾乎在所有的哺乳動物視網膜中都存

4、在,其與動物的生存、繁衍都具有密切的關系,S—opsin是決定大鼠是否具有顏色視覺的關鍵感光色素,但大鼠是否具有功能性的S—opsin還有待進一步證實,大鼠的行為學測試結果也為其可能存在一定形式的顏色視覺提供了證據,但大鼠顏色視覺的具體情況目前并不是很清楚。
　　 本實驗擬采用白色及不同單色光的刺激,探討色光刺激對大鼠視皮層腦電活動的影響以及可能的強直后增強現象,進一步加深對中樞神經系統(tǒng)神經元可塑性的認識,為進一步了解大鼠是否具

5、有顏色視覺以及單色光刺激對初級視皮層電活動的影響的機制,采用免疫組化方法研究大鼠視網膜視桿細胞和視錐細胞感光色素以及視皮層感光色素的表達,為腦認知的研究奠定一定的理論基礎。
　　 方法:
　　 1、電生理記錄:健康成年SD大鼠10只,體重180g～220g,雌雄不拘。水合氯醛腹腔注射麻醉,暴露顱骨,參照大鼠腦解剖圖譜定位初級視皮層V1區(qū)(前囟向后7.0mm,左旁2.0mm),分別將記錄電極置于V1區(qū),參考電極E1(前囟向

6、前2.0mm,右旁2.0mm)固定于額葉,牙托粉固定。于術后第5、7、9 d行腦電信號采集。將已植入電極大鼠置于有機玻璃鼠箱中,在鼠箱側壁安裝發(fā)光二極管,分別給予大鼠白、紅、綠LED閃光刺激。每次記錄約2h,描記前經30min暗適應,之后依次給予白、紅、綠閃光刺激,不同色光刺激轉換之間,間歇30min,并同時經多道生理記錄儀記錄Ⅵ區(qū)腦電波的變化。分別測定實驗大鼠術后第5、7、9d給予白、紅、綠光刺激前后各6s時間段,大鼠在清醒和探究行為

7、狀態(tài)時V1區(qū)皮層場電位的幅值和面積。
　　 2、免疫組化
　　 2.1大鼠視網膜感光蛋白Rhod—opsin和S-opsin的表達:
　　 2.1.1將成年SD大鼠麻醉,迅速取出眼球,行連續(xù)冰凍切片,對視網膜進行免疫熒光雙標:一抗為鼠多克隆抗Rhod—opsin抗體(1:400)+兔單克隆抗S—opsin抗體(1:400),二抗為FITC-羊抗鼠IgG(1:250)和TEXRED-羊抗兔IgG(1:250)

8、>　　 2.1.2將成年SD大鼠麻醉,4％多聚甲醛心臟灌注迅速取出眼球,石蠟切片,一抗為鼠多克隆抗Rhod—opsin抗體(1:400)+兔單克隆抗S-opsin抗體(1:400),二抗為羊抗鼠IgG(1:250)和羊抗兔IgG(1:250)。
　　 2.2大鼠初級視皮層感光蛋白S-opsin的表達:
　　 2.2.1將成年SD大鼠麻醉,斷頭取腦,對初級視皮層行連續(xù)冰凍切片,免疫熒光抗體技術鑒定視皮層感光蛋白S—ops

9、in:一抗為兔單克隆抗S—opsin抗體(1:400),4℃孵育過夜,二抗為TEXRED-羊抗兔IgG(1:250)。
　　 2.2.2將成年SD大鼠麻醉,4％多聚甲醛心臟灌注迅速取出腦組織,石蠟切片,一為抗兔單克隆抗S—opsin抗體(1:400),二抗為羊抗兔IgG(1:250)。
　　 3、結果:
　　 3.1電生理實驗結果
　　 3.1.1場電位隨不同色光刺激天數的變化:結果顯示,4次重復測量的數

10、據之間存在高度的相關性(P<0.01),組內(校正值)和組間的方差分析結果顯示,時間因素、色光因素以及時間與色光的交互作用均有顯著性統(tǒng)計學意義(P<0.05)。說明幅值和面積有隨重復刺激天數變化的趨勢,并且這種趨勢隨著色光的不同而不同。
　　 3.1.2每一實驗日不同色光之間引起場電位的兩兩比較實驗同第5天刺激前與刺激后相比較,各種色光引起初級視皮層V1區(qū)腦電波場電位幅值和面積均未見顯著性差異；實驗日第7天給于相同色光刺激,白、

11、綠色光引起V1區(qū)場電位的幅值和面積均顯著性強于刺激前(白光,P<0.01；綠光,P<0.05),白光同時明顯強于紅光(P<0.05)；實驗日第9天再次給于相同色光刺激,白、綠色光引起V1區(qū)場電位的幅值和面積均極顯著性強于刺激前(P<0.01),且白綠色光均明顯強于紅光(P<0.01)。紅光在各實驗日刺激前后比較均未見顯著性差別。
　　 3.1.3每種色光不同實驗日間場電位的兩兩比較
　　 3.1.3.1對白光分析實驗日第

12、7天和第9天V1區(qū)場電位的的幅值和面積均顯著強于刺激前和第5天(第7、9天VS刺激前P<0.01,第7、9天VS第5天P<0.05),余組間未見顯著性差異。
　　 3.1.3.2對綠光分析實驗日第7天和第9天的V1區(qū)場電位的幅值和面積均顯著強于刺激前(幅值,第7天VS刺激前P<0.05,第9天VS刺激前(P<0.01,面積第7、9天VS刺激前P<0.01),余組間未見顯著性差異。
　　 3.1.3.3對紅光分析不同實驗日

13、間的幅值和面積均未見顯著性差異(P>0.05)。
　　 3.2免疫組化實驗結果
　　 3.2.1大鼠視網膜感光蛋白Rhod—opsin和S—opsin表達陽性。
　　 3.2.2大鼠初級視皮層S—opsin表達陽性。
　　 結論:
　　 1.白、綠色閃光刺激能顯著增強大鼠初級視皮層的電活動；呈現敏感化和強直后增強現象,大鼠初級視皮層神經元具有一定程度的可塑性。
　　 2.紅色閃光刺激對大鼠