背根节神经元是感觉传入的第一级神经元,其胞体发出的轴突分为两支:外周突伸向外周组织其末梢结构接受外界感觉信息;中枢突负责将已编码的刺激信息传入中枢.除了末梢结构以外的外周突部分与背根节神经元的中枢突一起称为初级传入纤维.脊髓背角是源于DRG神经元的初级传入纤维终止并与位于脊髓背角的中枢神经元形成突触的区域.这一区域在躯体感觉系统中起着重要的中继及处理感觉信息的作用,故透彻地研究初级传入纤维与脊髓背角神经元之间的突触传递过程具有重要的生物学意义.关于初级传入突触的可塑性的研究以往主要集中在其长时程可塑性上,对初级传入纤维与背角神经元之间突触传递的短时程可塑性尚无系统的研究.还有,我们研究组在过去的实验中,从初级传入纤维上记录了来自于外周的动作电位序列,通过分析发现这些记录到的序列中包含有丰富的时间结构,其中很多序列由簇放电的形式构成.应用非线性科学的分析方法研究表明,在来自于外周的不规则簇放电的时间序列中存在有确定性的动力学机制.这些结果表明具有各种时间结构的动作电位序列会在初级传入纤维与脊髓背角神经元之间进行突触传递.然而,具有不同时间结构的脉冲序列如何经过初级传入突触进行传递尚未有清楚的研究.在该课题中,我们的主要研究内容包括以下三方面:(1)改进带背根脊髓薄片的制片方法,建立该实验室的可视膜片钳方法来研究脊髓背角初级传入突触的传递过程;(2)研究脊髓背角初级传入突触的短时程可塑性及其机制,并应用数学模型对实验数据进行拟合与分析,探讨在不同条件下初级传入突触短时程可塑性发生改变的基础;(3)从脉冲序列中提取事件间期(interevent intervals,IEIs),用非线性科学与信息理论的分析方法,研究由短簇脉冲与单个脉冲所构成的具有不同时间结构的动作电位序列在初级传入纤维与脊髓背角神经元之间的突触传递规律.