随着我国人口老龄化的发展，老年病的防治特别是阿尔茨海默病(Alzheimers disease，AD)即老年性痴呆的研究已成为本世纪生命科学最具挑战的课题之一。AD是老年人群中一类常见的中枢神经退行性疾病，临床主要表现为进行性认知功能障碍，晚期出现严重痴呆。AD发病率高、危害大、造成的家庭和社会负担日益严重，已经被称为是影响老年人健康和人类寿命的第四大杀手。　　 脑内的胆碱能系统对人与动物的认知功能活动至关重要。在AD患者中，其脑内Meynert基底核(NBM)内的胆碱能神经元几乎完全被破坏。此外，AD患者的脑组织病理检查还发现，基底前脑与大脑皮层等与认知功能活动密切相关的脑区存在有高密度的老年斑和神经原纤维缠结等特征性的AD病理改变。这些研究提示，脑内胆碱能系统功能障碍可能与AD患者认知功能下降密切相关，对基底前脑胆碱能神经元的进一步研究或许是解开AD之谜的最佳途径。　　 海马神经元表达烟碱型胆碱能受体(nicotinic acetylcholine receptors，nAChRs)和毒蕈碱型胆碱能受体(mAChRs)，这两种受体在维持海马正常的生理活动中起着重要的调节作用。研究表明，nAChRs广泛参与各种生理过程，特别是学习和记忆。一个重要的发现是，除了NBM中胆碱能神经元数量减少外，AD病人大脑皮层和海马等脑区中的乙酰胆碱以及nAChRs数量也明显减少，并且随着疾病的进展，nAChRs的缺陷日渐加重。因而，治疗AD的药物胆碱酯酶抑制剂正是基于对AD患者脑内胆碱能系统功能显著低下这一特征试图通过增加突触间隙中的乙酰胆碱水平而设计的。然而，目前多数药物包括胆碱酯酶抑制剂并不能改变、更不能逆转AD的病程进展。这可能与胆碱能系统损伤所致认知功能障碍的发生机制还不明确有关。例如，NBM的损伤到底在多大程度上影响认知功能活动，其影响行为学活动的受体机制以及对脑内神经环路的电信号是否和如何影响还不清楚。因此，本研究采用在体电生理技术和学习记忆行为学测试手段分别研究了Meynert基底核损伤和nAChRs激动剂的应用对大鼠海马神经元放电类型和放电频率、以及对大鼠空间学习记忆行为学改变的影响。通过破坏脑内基底核以模拟AD时脑内胆碱能系统的功能障碍，在此基础上给予N型胆碱能受体激动剂可进一步分析N型胆碱能受体在大鼠空间学习和记忆活动中的可能作用，由此准确反映脑内胆碱能系统的实际作用。通过应用多通道神经信号采集系统观察脑内基底核神经元损伤、N亚型胆碱能受体激动剂对大鼠海马神经元自发放电类型及频率的影响，有助于了解胆碱能系统在神经网络活动中的作用，进一步探讨AD发病的胆碱能机制，为预防和治疗AD提供新的思路和理论依据。实验具体分以下两部分进行：　　 第一部分：基底核毁损对大鼠空间学习记忆行为的影响　　 目的：基底前脑Meynert基底核(NBM)对学习和记忆功能活动具有重要作用，其神经元退行性变的程度也是决定AD进展过程的关键。为探讨胆碱能系统功能障碍与AD认知功能下降的关系及其发生机制，本实验应用Morris水迷宫测试手段观察了大鼠NBM毁损对大鼠空间学习、记忆能力的影响，并在此基础上进一步检查了侧脑室补充胆碱后大鼠空间学习、记忆能力的改变。　　 方法：实验选用反应灵活、无视觉和运动障碍的SD雄性大鼠，在水合氯醛麻醉和脑立体定位仪引导下，应用微量注射器将海人藻酸(KA)或生理盐水缓慢注射到双侧NBM内，同时用另一微量注射器将胆碱或生理盐水等药物缓慢注入右侧侧脑室，待动物清醒并恢复一周后，进行Morris水迷宫行为学测试。Morris水迷宫是用来衡量动物学习和记忆能力的经典的实验手段，主要包括三部分测试内容：定位航行试验，空间探索试验和可视平台试验，分别检查大鼠空间学习、记忆功能和除外视力及运动功能障碍。主要观察指标有：大鼠逃避潜伏期、到达平台游过距离、目标象限(即平台所在象限)内游泳所占的时间和距离百分比等。　　 结果：(1)使用KA(0.5％，2μl)损毁NBM后，大鼠的空间学习和记忆功能明显受损。(2)单独给予大鼠侧脑室高浓度的胆碱可以改善其空间学习和记忆能力。注射500μM(2μl)胆碱后，在测试的第1，2，3，4，5天，大鼠逃避潜伏期及找到平台所游过的距离分别为57.8±3.8s38.3±4.2s，25.9士3.6s，9.8±2.1s，8.8士2.3s和1271.0±90.6cm,827.5士83.5cm，576.4±80.4cm，228.3±54.8cm和194.4±50.9cm,与对照组相比，明显缩短(p＜0.01)。在第6天的空间探索实验中，注射了胆碱的大鼠处于正确象限的时间和游泳距离占游泳总时间和总距离的百分比为58％±1.0和54％1.5，明显高于对照组(p＜0.01)。(3)在NBM损伤合并胆碱补充组，低浓度(5μM,2μl)胆碱补充对NBM损毁诱发的大鼠学习记忆能力损伤有轻微的改善作用。测试前5天大鼠逃避潜伏期为93.0±8.2s，74.9±7.0s，52.6±6.0s，39.6±3.6s和33.8±4.0s，游泳距离为2026.3士158.9cm，1503.6士102.7cm,1019.3士67.8cm，783.6±81.0cm和606.6士140.7cm，第6天处于正确象限的时间和游过距离占游泳总时间和总距离的百分比为37.25％±0.9和37.25％±0.75，与NBM损毁组相比，均无显著性统计学差异(p＜0.05)。给予高浓度胆碱(500μM，2μl)则可逆转NBM损伤所致的学习、记忆功能障碍。与单纯NBM损毁组相比，高浓度胆碱处理后，定位巡航实验中逃避潜伏期分别为79.9±3.6s，55.0±3.3s，33.2±4.0s，19.4士3.5s和15.4±1.4s；游过距离为1742.8±115.6cm，1200.9士76.0cm,703.6±58.5cm,402.1士65.3cm和345.6±34.0cm(各训练日p＜0.01)；空间探索实验大鼠处于正确象限的游泳时间和距离占总时间和总距离的百分比增加到49.6％±0.7和46.0％±1.1(p＜0.01)。(4)在可视平台条件下，以上各组动物平均逃避潜伏期分别为10.1±1.2s，11.1士0.9s，10.4±1.2s，10.4士1.3s和10.8±10.s，游泳速度分别为23.1士2.3cm/s，22.8士1.4 cm/s，23.6±3.1 cm/s，23.5士1.8 cm/s，23.4士2.6 cm/s(p＞0.05)，表明NBM损毁和胆碱处理并未影响大鼠的视力和运动功能。　　 结论：使用KA将NBM毁损后，可以造成大鼠空间学习和记忆功能显著下降，而较大剂量的胆碱补充可逆转KA诱导的空间学习和记忆伤害。这提示，NBM胆碱能系统特别是nAChRs可能在维持大鼠认知功能活动中具有重要意义，其功能活动的上调可能有助于AD的预防和治疗。　　 第二部分：基底核毁损对大鼠海马CA1区神经元自发放电活动的影响　　 目的：为了探讨以上实验中NBM毁损影响大鼠空间学习记忆功能的电生理机制，本实验应用多电极细胞外记录技术观察了NBM毁损和nAChR激动剂胆碱对海马神经元自发放电活动的影响，以期探索阿尔茨海默病胆碱能系统功能障碍影响认知活动的神经环路机制。　　 方法：实验采用成年雄性SD大鼠。在水合氯醛麻醉和脑立体定位仪引导下，应用微量注射器将海人藻酸(KA)或生理盐水缓慢注射到双侧NBM，一周后记录大鼠海马CA1区自发放电活动。电生理实验记录之前，用乌拉坦将大鼠麻醉后固定在脑立体定位仪上，将脑室套管和改装的平行绑定多电极分别精确定位到侧脑室和海马CA1区记录部位。在电极推进之前，急性侧脑室给予胆碱或生理盐水。当电极接近预定部位时，缓慢、精细调节下插深度，每次推进30μm，直至出现自发放电。放电信号幅度与噪音的比值要求达到4∶1以上。待观察到稳定、满意的放电活动后，确定检测动作电位的阈水平，保证用于锋电位分类的信号无噪音混入，然后开始记录。自发放电信号由微电极放大器放大、滤波后，实时在线进行锋电位分类和离线分析。主要观察指标为海马CA1区神经元自发放电类型及放电频率。　　 结果：(1)对照组大鼠在海马CA1区共记录到自发性单单位放电神经元49个，平均放电频率5.55士0.64 Hz；放电类型包括规则型放电、爆发式放电和不规则型放电三种类型。(2)NBM毁损组大鼠CA1区神经元平均自发放电频率明显减少，与对照组相比有显著性差异；其中，单个放电与爆发式放电类型的平均放电频率均降低。(3)在NBM毁损基础上，侧脑室给予500μM胆碱后，大鼠海马CA1区的平均放电频率虽然仍低于空白对照组，但较单纯NBM损毁大鼠明显增加，平均放电频率为4.34士0.87 Hz。(4)NBM毁损组的神经元自发放电类型较对照组明显不同，规则型由67％明显减少至46％；爆发式放电神经元数量由21％增加至46％。　　 结论：NBM毁损可致大鼠海马CA1区神经元平均自发放电频率减少，并引起放电模式改变；侧脑室给予高浓度的胆碱可以部分改善CA1区神经元的自发放电频率，但对放电类型没有明显影响。提示NBM胆碱能系统参与海马神经环路的活动调控，胆碱能系统功能障碍和适度提高nAChR功能活动对海马自发放电活动的影响可能有助于解释AD认知功能的下降以及为AD预防和治疗提供新的思路。