中脑导水管周灰质(PAG)被认为是调节恐惧、焦虑等负面情绪和防御性行为的最终神经通路。其中,中脑导水管周灰质背侧区(dPAG)主要负责主动性的防御行为。然而,电刺激与化学刺激作为传统的脑刺激方式,无法做到同时在时间和空间上达到精确可控,这给dPAG相关的神经功能研究及动物行为的精确控制带来了不利影响。近年来,光遗传学展示了其在激活或者抑制可兴奋细胞方面惊人的前景：当被适当波长的光照射时,光敏感离子通道打开,造成细胞膜的去极化,产生动作电位。这种基于光遗传学的技术同时拥有优异的时间和空间可控性,并且最大程度的规避了非特异性的激活或抑制。因此,选择性的使目标区域的神经元表达光敏感蛋白,即可达到对特定区域神经元特异性的控制,这为精确研究大鼠dPAG功能及在人为诱发大鼠产生防御性行为方面提供了新的方法。本研究拟利用光遗传学技术,精确激活大鼠dPAG核团,进而考察①有效光刺激强度是否与非条件反射的防御行为强度相关；②光刺激与电刺激诱发大鼠防御性行为的差异及产生差异的原因；③光刺激与电刺激激活中脑的范围；④dPAG内谷氨酸能神经元在防御性行为中的作用。本研究内容及创新点主要为：①建立了稳定的病毒包装、浓缩、纯化体系,成功的包装了AAV、LV,并进行了纯化浓缩,得到高滴度的一次感染性病毒颗粒(高达～109颗粒/ml的LV、-1013颗粒/ml的AAV)用于感染大鼠dPAG神经元。②建立了完整的光刺激系统用于稳定诱发大鼠僵直行为和逃跑行为。光刺激的同时使用Plexon系统进行电记录,确认了dPAG中ChR2阳性神经元的激活与激光的频率、强度相关,反映了动作电位的发放频率和FSL两者结合可以一定程度的反应大鼠对dPAG刺激的响应程度,揭示神经元的时域、频域编码方式；③对比了在光刺激和电刺激诱发大鼠的行为差异,说明了光刺激比电刺激在诱发防御行为方面更加温和可靠；④通过脑片c-fos免疫染色,确认了两种刺激方式激活中脑的范围差异,继而使用逆行性及顺行性神经元追踪染料,确认其他核团的激活状况,解释了两种刺激方式造成行为差异的原因；⑤使用CaMKⅡα启动子的AAV,继而对dPAG中谷氨酸能亚型神经元特异性激活,明确此种单一亚型的神经元在防御性行为中的作用。总之,本研究规避了传统脑刺激存在的缺陷,能够更好的应用于大鼠的防御行为诱发,并服务于dPAG相关的基础研究。