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神经元动作电位发放的时间作为感觉刺激的一种编码方式因其携带比发放数(率)更多的信息,以及其高效性和精确性日益受到研究人员的关注。在听觉系统,大多数神经元动作电位发放时间,主要是第一发放延时(first spikelatency,FSL),是由声刺激的时间包络波之起始部分决定的,因而必然受控制时间包络波的实验参数(初始声刺激参数),如稳态声压(steady-state pressure,SP),上升时间(rise time,RT)和上升函数(rise function,RF)的影响。
本实验室前期研究听觉神经元时间反应特性多采用在体细胞外记录的实验手段,但在近期木实验室改用膜片钳方法进一步研究中,在对大鼠斜方体内侧核主细胞进行全细胞记录时,发现不同的主细胞针对同样的电流刺激表现出两种波形不同的动作电位。那动作电位波形不同的两种大鼠斜方体内侧核主细胞的电生理特性会有何差异呢?
本实验采用脑片膜片钳全细胞记录技术,通过给大鼠斜方体内侧核主细胞注入不同强度的电流,记录主细胞主动反应下爆发的动作电位(即电压反应),然后在膜片钳数据分析软件Clamfit下统计并比较两组主细胞的动作电位波形及其下降支时程(DR40％、DR60％、DRS0％)、第一动作电位延时(FSL)、阈值(TH)等,以揭示两种以不同动作电位波形为特征的大鼠斜方体内侧核主细胞的电生理特性差异。
结果共记录到18个主细胞,按其动作电位波形的差异分为两组,两组动作电位的发生率均为50％(各9个),两组神经元的动作电位下降支时程差异显著(两组均数采用两独立样本t检验,两组电位下降40％的时程DR40％分别为2.309ms±0.204ms,3.221ms±0.529ms,t=-1.610,P=0.138；两组电位下降60％的时程DR60％分别为3.696ms±0.326ms,31.701ms±9.853ms,t=-2.841,P=0.022；两组电位下降80％的时程DR80％分别为7.135ms±0.799ms,60.236ms±9.359ms,t=-5.653,P=0.000.),且与电流刺激强度无关；而两组的静息电位、阈值电位及首个动作电位延时等无显著差异(两组均数采用两独立样本t检验,两组的静息电位RP分别为-51.269mV±1.580mV,-51.917mV±1.630mV,t=0.285.P=0.779；两组的阈值电位TH分别为-39.146mV±1.273mV,-42.077mV±1.142mV,t=1.714,P=0.106；两组的最小首个动作电位延时MFSL分别为11.560ms±2.032ms,11.168ms±1.128ms,t=0.169,P=0.868；最大首个动作电位延时LFSL分别为72.108ms±14.582ms,75.410ms±15.410ms,t=-0.156,P=0.878；)。
实验得出如下结论:①斜方体内侧核存在发放两种不同动作电位波形的主细胞,但它们的静息电位、阈值电位、首个动作电位延时无显著差异；②两组斜方体内侧核主细胞间动作电位下降支的时程显著差异表明各细胞的不应期不同,提示可能与斜方体内侧核主细胞编码不同声音频率信息有关。