多巴胺能通路对牛蛙视网膜神经节细胞群体放电活动的调控
The Modulation of Dopaminergic Pathway on Population Activities in Bullfrog Retinal Ganglion Cells
视网膜是视觉系统的重要组成部分,主要对视觉信号进行初级处理.外界环境的光刺激信号进入视网膜,被光感受器细胞转换成电信号,再经视网膜神经元回路传递至输出神经元-神经节细胞,形成动作电位,然后通过视神经束进一步向更高级的视觉中枢传递.具有相似功能的邻近的视网膜神经节细胞趋向于协同发放相关动作电位.相关放电活动的类型包括同步放电和中等时程的相关放电等.这种协同的群体放电活动参与了视觉信息编码.同时,神经元会不断地调整自身的活动以适应视觉刺激的某些性质,例如平均光强和对比度等.本研究的目的就是了解视网膜神经元是如何动态调整活动状态,以实现适应光刺激环境,并对视觉信息进行高效的处理和编码.本论文的第一部分工作主要研究神经节细胞同步群体活动以及感受野的适应性变化.第二和第三部分工作通过药理实验研究了,在对比度适应过程中多巴胺能通路对神经元间的同步活动和神经节细胞感受野的调节,以及多巴胺能通路对不同类型相关放电活动的影响.第四部分工作研究了神经节细胞的放电活动对刺激空间模式的识别能力以及多巴胺对刺激识别能力的影响.主要结果包括:(1)邻近神经节细胞间通过缝隙连接可以形成同步放电活动.同步活动强度在对比度适应过程中显著减小,并且神经节细胞感受野的面积也在适应过程中显著缩小.神经节细胞感受野的面积与神经节细胞间同步活动的强度有关.(2)在对比度适应过程中加入外源性多巴胺后,神经节细胞间的同步活动显著增强,感受野显著增大,并且同步活动强度和感受野面积在适应过程中没有显著变化.通过在视网膜中加入D1、D2类多巴胺受体拮抗剂发现,适应过程中神经节细胞同步活动强度主要受D1类多巴胺受体调控.(3)多巴胺能通路对神经节细胞间同步放电活动和中等时程相关放电活动具有不同的调控作用.(4)在识别不同刺激空间模式的实验中,神经元群体对刺激识别的正确率显著高于单个神经元对刺激的识别正确率.加入多巴胺后,单个神经元的放电活动及刺激识别能力并未受到显著影响,而神经元群体的同步活动强度显著增强,刺激识别能力则显著下降.从这些结果可以看出:在适应过程中,单个神经节细胞感受野的大小与其自身与周围邻近神经元的同步活动强弱有关,而多巴胺能通路参与调节了同步活动的强度,进而影响了感受野的面积.另一方面,视网膜神经节细胞通过群体间同步活动识别不同刺激模式,并且由多巴胺引发的同步活动增强会削弱神经节细胞群体的刺激识别能力.多巴胺对神经节细胞群体活动的影响表明视网膜内的多巴胺能通路可能参与了神经节细胞群体编码的动态调节.这种动态调节机制有效的提高了视网膜适应不同光照环境的能力.
- 作者：
- 李浩
- 学位授予单位：
- 上海交通大学
- 专业名称：
- 生物医学工程
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2013年
- 导师姓名：
- 梁培基
- 中图分类号：
- Q42
- 关键词：
- 视网膜；神经节细胞；对比度适应；多电极记录；感受野；缝隙连接；刺激识别；多巴胺能通路
- Retina；Ganglion cell；Contrast adaptation；Multi-unit recording；Receptive field；Gap junction；Pattern discrimination；Dopaminergic pathway