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听觉可塑性(auditory plasticity)是指人或动物的听觉系统能通过学习和经验调整自身结构和功能,以适应外界环境的变化。在体研究的结果表明,经过听觉条件恐惧学习后,动物的初级听皮层(primary auditory cortex,AI)神经元的频率感受域可产生可塑性变化,且主要受胆碱能系统的调控。这一过程中AI神经元的电生理特性的变化尚未见报道。持续性放电(persistent activity,PA)是学习诱导的可塑性在细胞水平的表现,本实验室前期在离体脑片水平的实验也发现AI神经元可诱导产生PA,但其机制尚不清楚,也缺乏相关的行为学研究。本实验通过听觉条件恐惧学习,使小鼠发生听觉可塑性变化,用离体膜片钳技术探究发生可塑性变化后小鼠AI-L5神经元的电生理特性,以及PA与听觉可塑性之间的关系。本实验的主要结果如下:(1)经过条件恐惧学习的实验组小鼠AI-L5神经元动作电位半宽比对照组小鼠延长(p<0.001),神经元动作电位上升支和下降支均延长(both p<0.001)。实验组小鼠AI-L5动作电位时程与木僵反应的程度呈正相关(r=0.5,p<0.05)。实验组小鼠AI-L5神经元的静息电位、时间常数、输入阻抗、阈电位、激活阈值、阈强度、AP幅度等电生理特性和对照组小鼠相比未见差异(all p>0.05)。(2)实验组小鼠AI-L5神经元对于强度为100-300 pA,时程为500 ms的去极化电流反应的发放数少于未经过条件恐惧学习的对照组小鼠,反应的潜伏期延长(all p<0.05)。并且实验组小鼠AI-L5神经元动作电位的峰间隔也延长(p<0.05)。(3)浴液灌注卡巴胆碱(carbachol,CCh)激活胆碱能受体后,对照组和实验组小鼠AI-L5神经元的膜电位均发生去极化,输入阻抗升高,激活阈值减小,阈强度降低(all p<0.05)。灌注CCh后,实验组小鼠AI-L5神经元的膜电位较对照组更去极化,输入阻抗更高,阈强度也更低(all p<0.05)。表明实验组小鼠AI-L5神经元对CCh敏感度更高。(4)仅注入去极化电流时,对照组小鼠AI-L5神经元不能诱导产生PA(0/27),实验组小鼠48.0%的AI-L5神经元可诱导产生PA(12/25)。在浴液灌注CCh后注入去极化电流,23.8%的对照组小鼠AI-L5神经元可诱导产生PA(5/21),实验组小鼠76.5%的AI-L5神经元可诱导产生PA(13/17)。表明在发生可塑性变化之后,无论是单独注入去极化电流还是去极化电流结合CCh,实验组小鼠产生PA的比例更高。实验组小鼠部分AI-L5神经元在去极化电流和激活胆碱能受体后有簇状爆发型PA出现,而对照组小鼠AI-L5神经元未出现簇状爆发型PA。综上所述,经过听觉条件恐惧学习,小鼠AI-L5神经元可塑性在细胞水平的表现为神经元对于去极化电流反应的动作电位时程延长,发放数减少,峰间隔延长等表现,可能与IK的抑制有关。发生可塑性变化的小鼠AI-L5神经元产生PA的比例更高,且部分神经元出现簇状爆发型的PA,进一步表明PA是学习诱导的听觉可塑性在细胞水平的表现。