神经元接受刺激后产生动作电位，是神经元最主要的功能反应之一。以往对神经元电生理基本性质的研究中，发现了神经元产生动作电位具有多种不同排列组合的时间模式，也称为放电模式。并且证实这种组成序列的动作电位会通过突触向其它神经元进行传递，也即是说，神经元的放电模式很可能携带了传递的信息。但是对于不同放电模式如何参与信息的传递还了解得很少。突触传递是中枢神经系统神经元之间信息传递的基本方式。在化学突触中，突触前神经末梢的递质释放实质上是一个由电信号传递向分子信号传递的转换过程。突触前神经元接受刺激后产生具有一定时间排列特征动作电位，形成某种放电模式，该放电模式通过轴突传递到纤维末梢，引起末梢释放神经递质，完成电信号向化学信号的转换，达到信息传递的目的。然而已知的放电模式种类繁多，而且没有具体的分类标准，神经递质的种类也较多，而且同一递质有多种不同的受体，递质与受体结合就会产生不同的效应，这就为研究神经元放电模式和神经递质释放之间的关系带来困难。关于电信号如何转换为化学信号，两者之间究竟存在什么相互关系的问题至今尚不清楚。 本研究目的在于探索神经元放电模式与神经纤维末梢递质释放的关系，研究放电模式是否通过引起不同的递质释放或调变递质释放的程度来实现其生理意义。 突触传递效率是指突触对神经信息传递能力的大小。目前关于判定突触传递效率的指标，主要是对单个脉冲刺激诱发兴奋性和抑制性突触后电位（EPSPs 和IPSPs）的幅度和斜率，兴奋性和抑制性突触后电流（EPSCs 和IPSCs）的幅度和面积。我们认为仅通过对单个脉冲刺激诱发的突触后电位或电流单一指标的分析不足以真实反映突触传递效率。按照目前的观点，一系列动作电位才可能真正携带信息，所以应该综合考察不同排列组合的多个刺激脉冲引起突触后神经元产生EPSC 的情况，以此检验突触前神经元不同放电模式对突触传递效率的影响，而不只是考查单个刺激诱发的突触后效应。 脊髓背角是源于背根结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。由于其重要性，所以对该区域的研究比较深入，使我们对其解剖结构和所包含的中间神经元的形态和纤维联系有比较清楚地认识，所以我们选择脊髓背角作为研究对象。 “去极化反跳”是指神经元受到超极化脉冲刺激后随即出现的短暂膜电位去极化反应，其产生机制是由于超极化刺激引起低阈值T 型钙通道开放，钙离子内流导致的膜去极化，对于神经元的放电模式、节律活动和突触可塑性具有重要的调节作用。该现象作为神经元的基本膜特性已在许多不同脑区的神经元上记录到，包括丘脑、小脑、海马和脊髓前角运动神经元。但是脊髓背角感觉神经元是否具有去极化反跳的性质或者新的反跳现象尚不清楚，我们对此进行了研究。 研究方法： 用两周龄SD 大鼠脊髓制备带背根脊髓薄片标本，利用红外可视膜片钳全细胞记录技术进行记录。所用刺激信号由刺激器发出，通过吸入电极刺激背根，记录电极记录脊髓背角突触后神经元的兴奋性突触后电流。 主要研究结果： 1. 改进了本实验室以往采用明胶半包埋方法制作带背根的脊髓薄片的方法，不用明胶进行包埋，直接将获得的脊髓段嵌入琼脂块，更好的保持了细胞活性。 2. 通过背根刺激，于42 个背角II 层神经元上记录到Aβ、Aδ和C 纤维诱发的单突触反应，主要记录了突触后神经元的EPSC。其中C 纤维诱发的有11 例。 3. 从背根输入两种不同的刺激模式，连续刺激模式为间隔相等的25 个脉冲； 串刺激模式则是5 个脉冲为一串，串内刺激频率为2Hz，每串间隔10S，输入5 串25 个脉冲为一次刺激。每种刺激模式共重复5 次，平均频率均为0.5Hz，保证了总频率一致。记录神经元产生的EPSC 的平均幅值发现，连续单个刺激引起的EPSC 的幅值明显大于串刺激引起的EPSC 的幅值。 4. 在灌流液中加入谷氨酸NMDA 受体阻断剂AP－5（50μM）后，串刺激引起的EPSC 的幅值减小程度明显大于连续单个刺激引起的EPSC 的幅值减小程度。 5. 三种不同串间间隔（1s，500ms，200ms）的串刺激对突触后神经元产生EPSC 有影响，对应输入的刺激脉冲数目，串间间隔越短，产生的EPSC数目越少。相同频率下连续刺激和串刺激引起突触后神经元产生EPSC 不同，对应输入的刺激脉冲数目，连续刺激引起的EPSC 数目较多，串刺激引起的EPSC 数目较少。 6. 记录了背角II层神经元的去极化反跳现象。同时在17 个II层神经元上发现了膜电位在超极化刺激结束后，从超极化电位水平恢复到静息水平的过程中出现一个长时程的对抗回到静息水平的现象，我们把它定义为“超极化反跳”。记录到与超极化反跳对应的超极化激活的外向流。1 mM NiCl2（T型钙通道阻断剂）能完全阻断超极化反跳和该外向流，阻断超极化反跳后，具有超极化反跳性质的紧张性放电神经元放电模式发生改变。外液中5mM的K+也能阻断超极化反跳和外向流。 主要结论： 1. 从背根输入连续刺激和串刺激诱发突触后神经元产生了不同幅值大小的EPSC。 2. 加入谷氨酸NMDA 受体阻断剂AP－5 后，连续刺激和串刺激诱发突触后神经元产生EPSC 的改变量不同，提示放电模式可能通过引起不同数量的谷氨酸释放来完成电信息向化学信息的传递。 3. 在本实验条件下，串刺激的串间间隔频率与突触后神经元产生EPSC 的数目成反比。相同的平均频率下，连续刺激引起突触后神经元产生EPSC 的稳定性较大，而串刺激引起突触后神经元产生EPSC 的稳定性较小。提示放电频率和放电模式共同对突触传递效率产生影响。 4. 超极化刺激能引起少数脊髓胶质层神经元产生超极化反跳现象。超极化反跳对应一超极化激活的外向流，该外向流的主要成分是K+离子。K+离子和T型钙通道共同参与了超极化反跳和超极化激活外向流的形成。