基底核激活调控听皮层感受野可塑性的突触和细胞机制

感觉皮层神经元的感受野具有可塑性，作为皮层乙酰胆碱(Ach)主要来源的基底前脑的基底核（NB）是参与这一可塑性过程的关键皮层下核团。尽管Ach的调控作用已经明确，但是对于胆碱能基底核是如何调制和修饰皮层环路，例如究竟是通过丘脑－皮层还是皮层内突触传递途径来调控以及NB激活的调控作用与内膝体－皮层听神经元频率的对应关系等目前尚不清楚，这一过程有诸多的突触和细胞机制有待阐明。在体细胞外记录技术不能揭示感受野可塑性的细胞机制，为此本项目拟在整体动物上采用在体细胞内记录和NB激活配对声音刺激等方法研究听皮层感受野可塑性的突触和细胞机制，并结合丘脑－皮层离体脑片记录以及免疫组化、解剖等技术进一步探索其动力学和形态特征，以期在突触和细胞水平揭示胆碱能系统调控听皮层感受野可塑性变化的机理，为进一步理解中枢听觉信息处理和可塑性机制提供直接实验证据。

听皮层通过其自身结构和功能特征的动态变化即可塑性来适应不断变化的外界环境或接收重要信息的输入。早期经历、丰富环境、胆碱能系统等多种因素对听皮层可塑性的调控起重要作用。听皮层神经元感受野的可塑性已经被广泛研究，对于胆碱能基底核以及内膝体是如何调制和修饰皮层环路，例如究竟是通过丘脑－皮层还是皮层内突触传递途径来调控以及基底核激活的调控作用与内膝体－皮层听神经元频率的对应关系等目前尚不清楚，有诸多的突触和细胞机制有待阐明。本项目采用在体听觉电生理记录技术包括在体细胞外和细胞内记录、膜片钳记录等方法研究听皮层感受野可塑性的突触和细胞机制，并结合丘脑－皮层离体脑片记录探索其动力学变化特征。结果发现：（1）大鼠初级听皮层神经元迟发型反应的潜伏期远长于起始相onset反应，且反应特征与on-off双相反应神经元的offset反应明显不同，其产生机制可能与突触前输入以及神经元本身的兴奋性改变有关。（2）VTA激活能够显著减少声音诱发反应的变异并且促进听皮层神经元放电的精确性和强度。VTA激活能够增强皮层抑制，后者缩短了突触后皮层神经元的反应时间窗，并且促进神经元活动的精确和强度。（3）电刺激大鼠MGBv诱导听皮层感受野偏移以及听皮层神经元场电位产生LTP和LTD.诱发产生的LTP和LTD依赖MGBv与皮层的频率相关性。感受野的偏移可由抑制皮层神经元在最佳频率的反应引起或者由增强MGBv神经元的反应引起。（4）相比皮层内环路，基底核激活更可能是通过丘脑－皮层传递调控听皮层感受野可塑性；（5）进一步研究发现基底核激活对丘脑—皮层传递的易化和抑制调控作用与MGBv与听皮层神经元频率匹配相关。本项目在突触和细胞水平深入探讨听皮层神经元可塑性的机制，为进一步理解中枢听觉信息处理提供直接的实验证据。本项目取得的主要成果包括发表4篇SCI论文，1篇中文核心期刊论文，国际会议论文2篇，培养博士生和硕士生2名等。已撰写完毕待发表的研究论文3-4篇。