大脑主要由两类细胞构成:神经元和胶质细胞。神经组织是仅次于脂肪组织在体内含有最高脂质浓度的组织。这些脂肪酸直接参与大脑细胞膜的架构,进而参与其功能作用,包括细胞的划分及细胞器的个性化。脂肪酸可被分为两类:能被所有器官合成的非必需脂肪酸,和必须从食物中摄取的必需脂肪酸。绝大多数的必需脂肪酸为多不饱和脂肪酸,它们的碳链上含有一个以上的双键。含有脂肪酸的磷脂是细胞膜最重要的成分。摄入的脂肪酸的类型决定了可被用为细胞膜组分的脂肪酸类型。由饱和脂肪酸构成的磷脂相较于由必需脂肪酸构成的磷脂具有不同的结构,并且具有较低的流动性。另外LA与α-LA本身具有对神经元细胞膜流动性指标的影响作用。它们可以降低神经元细胞膜上胆固醇的水平进而降低膜的流动性,这样反过来就会使得细胞无法行使其正常功能并增加其对损伤和死亡的敏感性。这些对细胞功能的影响并不仅仅局限于Fas的绝对水平,很明显ω-3脂肪酸与ω-6脂肪酸的相对含量也会影响细胞功能。多不饱和脂肪酸包括ω-3脂肪酸,ω-6脂肪酸及其他。LA是ω-6脂肪酸家族的一员,而α-LA则是ω-3脂肪酸家族的一员。这些术语指的是脂肪酸化学结构上的特征。其他一些ω-6脂肪酸,如GLA,DHGLA和AA等均可由LA作为起点在体内加工而成。同样地,其他的ω-3脂肪酸包括EPA和DHA可由α-LA作为起点在体内加工而成。多不饱和脂肪酸对脑功能的影响至少可以分为五类:(1)神经元膜流动性的调节;(2)膜结合酶活性的调节;(3)受体的数量与亲和性的调节;(4)神经元膜离子通道功能的调节;(5)神经递质与脑肽产生的调节。许多研究已指出多种多不饱和脂肪酸介导或者参与大脑活动的诸多方面,从EFA在神经元结构与功能中的作用,长时程增强,特定的大脑活化作用,前列腺素的活性,到神经与精神疾病与情绪控制等。.突触可塑性指的是神经元间联系的重塑与巩固。海马区的长时程增强LTP(LTP)作用是一种活性依赖的突触可塑性的实验模型,它用来研究学习记忆形成中的突触可塑性。LTP是由强的突触后去极化作用对突触后NMDA受体的激活所触发的,继而引起CaMKⅡ和树突棘上CREB的激活,结果导致了突触传递的增强。LTP是用强直电刺激触发的,它导致了一个长时间的持续的增强效应,这种效应是以激活的突触上的兴奋性突触后电位的形式记录的。在体外海马切片上这种记忆可以维持数小时,而在动物体内这种记忆可维持数天。在阐述5-羟色胺受体的复杂程度的时候5-HT受体的自动射线照相术定位技术的作用是不容忽视的。现在我们知道存在14种不同的血清素激活的受体,它们属于6种不同的G蛋白偶联受体类别,分别称为5-HT1,5-HT2,5-HT4,5-HT5,5-HT6,还有一个配位体门控离子通道家族,5-HT3。5-HT6受体只表达在中枢神经系统,这使得在运用这一机制进行认知药物的操作时能产生很少很少的外周副作用提供了可能。特别是在纹状体,侧伏核,嗅结节以及一些边缘和前脑区,包括海马和皮层区域,5-HT6受体都具有很高的表达。而且海马和纹状体上的5-HT6 mRNA水平都不会被5-HT神经毒素5，7-DHT所影响,这提示这一受体表达宅突触后而不是突触神经末梢。无论在啮齿动物还是人类中,5-HT1A受体都高度集中在与记忆功能有关的大脑皮质和边缘区域。此外,5-HT1A受体功能的改变可能产生其他一些生理和行为上的影响,这就可能混淆在学习和记忆研究中获得的结果。作为一种重要的配位体门控离子通道,NMDA谷氨酸受体被发现与相当数量的神经元功能有联系,从突触的形成到突触可塑性,再到学习与记忆等。全身性给予NMDA受体的拮抗剂或者敲低NMDA受体基因的表达,可以产生类似精神分裂样的行为特征,因此,NMDA受体的功能紊乱与精神障碍的病理生理学有很强的联系。这就提示我们去假设出5-HT1A受体的一个重要的靶子就是NMDA受体。此外,谷氨酸能传递的失调,血清素系统改变的可塑性可能与神经精神疾病的产生有关。这些观察结果让我们提出了一个有趣的假说:EPA通过直接调控5-HT1A受体来调控兴奋性突触的突触可塑性。我们急性应用EPA很可能会在海马区激活5-HT1A受体,进而导致海马CA1区LTP的诱导被抑制。为了探讨这个问题,本研究的方法如下,采用电生理技术分析海马CA1区的LTP受损是否是由EPA对5-HT1A受体的作用介导的。我们当前的研究发现这种LTP受损是由EPA诱导的5-HT1A受体激活介导的CA1区的抑制作用。首先,为了验证EPA急性处理是否可以调控成年小鼠海马CA1区的LTP,我们记录了成年小鼠海马脑片的场电位,然后观察加入50微摩EPA是否能够影响LTP的诱导。我们发现用高频刺激和TBS都不能诱导出LTP。我们也做了不同浓度的EPA对于LTP的影响,分别是5μM,25μM;50μM的EPA,分别在诱导前20分钟加入。我们发现25μM;50μM的EPA能显著地抑制海马CA1区的LTP,而5μM的EPA与对照组相比没有显著性差异。所以,从我们的实验中可以看出,EPA急性处理后可以损害HFS和TBS所诱导的海马CA1区的LTP。为了验证EPA对突触传递的影响,我们记录了海马CA1区的场电位,然后加入EPA,发现50μM的EPA并不影响基础的突触传递。我们还做了输入输出曲线,发现并无差异。这些结果说明EPA没有影响本底的突触传递。为了验证EPA是否会影响突触前的释放,我们做了配对脉冲易化反应,分别做了 25,50,100,150,200,250几个时间间隔,发现每个时间间隔点两组都无显著性差异,说明EPA并无影响突触前的释放。我们还加了 DHA,发现DHA并不会影响HFS诱导产生的LTP。上诉结果表明EPA可以损害HFS和TBS诱导的LTP,并且具有浓度依耐性,浓度越高,损害作用越大。而且,EPA急性处理不会影响突触传递和输入输出曲线以及突触前的释放。而DHA对海马CA1区的LTP并无影响。其次,为进一步验证EPA对学习记忆的调控,我们给小鼠灌胃EPA然后分析其脑内的脂肪酸含量。用气象色谱,我们发现,灌胃EPA后能够显著增加EPA含量,而且灌胃2小时的增加最明显,1小时和3小时也有所增加,这就给我们提供了很好的方法来研究EPA的作用。接着,我们就记录这些灌胃EPA的小鼠海马CA1区的场电位,发现HFS并不能诱导出LTP。我们也做了一系列的浓度梯度,发现灌胃50mg/kg,75mg/kg and 150mg/kg的EPA能够显著性地抑制LTP,而灌胃35mg/kg的EPA跟对照组相比并无显著性差异。我们做了在一系列渐增刺激下完整的I-O曲线,加入EPA孵育20分钟后,给与对照组相同的刺激强度,I-O曲线无明显差异。因此我们的研究表明灌胃EPA损伤了成年老鼠海马脑片的Schaffer collateral-CAl区域突触的LTP。海马LTP是学习记忆的细胞模型,我们利用动物行为造模来研究EPA在学习记忆中的作用。关联性恐惧实验是一种检测海马相关的学习记忆的动物模型,我们用它来测试灌胃EPA是否改变动物行为。实验表明,灌胃EPA的老鼠不动时间比对照组老鼠的不动时间短。这告诉我们灌胃EPA损伤了老鼠的学习记忆,这与灌胃EPA的老鼠海马LTP受损是一致的。再次,为研究内源性EPA对诱导海马LTP的影响,我们生产了 fat-1老鼠。利用气相色谱分析其脑内脂肪酸水平。我们发现fat-1老鼠的海马和前额叶皮层的EPA水平较对照明显升高,而两组的纹状体EPA水平没有明显差异。然后我们测试了 fat-1老鼠脑片的Schaffer collateral-CAl区域突触的LTP是否也受到影响,我们记录了年轻成年fat-1老鼠和同窝出生仔畜对照的海马脑片的fEPSP,来检测升高海马EPA水平对HFS和TBS诱导海马Schaffer collateral-CAl区域突触LTP的影响。与以上结果一致,fat-1老鼠海马LTP也受损。我们用了 HFS和TBS两种方式诱导fat-1老鼠海马LTP,两种方式均未能成功诱导LTP。为检测fat-1对突触传递和可塑性的影响,我们做了在一系列渐增刺激下的I-O曲线,fat-1与对照组I-O曲线无明显差异,这意味着fat-1不改变基础突触传递。我们用20,50,100,150,200 ms的刺激间距的配对脉冲函数来研究fat-1老鼠的突触前部位是否改变。对照组和fat-1组老鼠并无明显差异,这表明在此实验条件下EPA对突触前部位并没有影响。为进一步理解EPA对学习记忆的影响,我们利用三种行为实验对fat-1和对照组老鼠进行了比较:新物体识别实验(N0R),关联性条件恐惧实验,Morris水迷宫(MWM).我们首先进行N0R实验,实验结果表明fat-1小鼠对新事物并未显示出偏好,而同窝出生仔畜对照组则显示出对新事物的偏好。关联性条件恐惧实验是一种测试与海马相关的学习记忆的动物模型试验。于是我们利用该实验来检测fat-1小鼠是否显示出关联性恐惧实验受损。通过分析小鼠在箱子内的不动时间,我们发现fat-1小鼠组较对照组不动时间短。为进一步研究EPA是否产生功能性损伤,我们用水迷宫研究海马相关的学习记忆。每天训练一次,连续训练四天,在训练期间同窝出生仔畜对照组能更快的到达隐藏平台。然而,fat-1较于对照组的学习记忆能力严重受损。两组平均游泳速度无显著性差异。这些结果表明EPA对空间认识能力有明显损伤。在水迷宫probe实验中,EPA对到达目标象限所用时间和距离有明显影响。fat-1老鼠较对照组老鼠在目的象限的呆的时间和路程更短。由于5-HT受体与学习记忆有非常紧密的关系,为了研究EPA究竟是与哪一种5-HT受体相互作用的,我们进行了放射性受体结合分析实验。我们用这种方法对 5-HT1A,5-HT1B,5-HT1D,5-HT2A,5-HT2C,5-HT5A,5-HT6 受体进行了筛选。通过计算抑制百分比,我们发现EPA选择性的结合到5-HT6受体上,而与其他受体的结合较少。我们也对另外一种n-3脂肪酸DHA进行了测试,发现它与5-HT2C受体结合紧密。所以由这些结果我们可以得出一个结论,即EPA可能通过5-HT6受体在LTP受损中发挥作用。然而它们之间的关系需要进一步的研究才能得到证实。于是我们采用了一种5-HT6受体的拮抗剂SB-399885,发现该拮抗剂可以逆转EPA的损害作用。总之,我们目前的研究表明在成年小鼠海马中,EPA脂肪酸通过激活5-HT6受体来抑制LTP的诱导及学习记忆。