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鸣禽的鸣唱如同人类的语言,是一个习得性行为,是研究学习记忆神经机制的理想动物模型。鸣唱控制系统由发声运动通路(HVC—RA)和前端脑学习通路(HVC—X—DLM-1MAN—RA)组成,发声运动通路控制鸣唱发声,前端脑学习通路参与鸣唱学习过程。RA作为运动指令信息输出核团,其核团内的生理活动变化成为两条通路影响鸣唱的最直接作用靶点。因此,RA核团在鸣唱系统中占有重要的地位。神经元的电生理活动是神经系统信息传递的基础,RA电生理特性的研究对揭示鸣禽鸣唱控制系统的功能具有重要的意义。
鸣禽的鸣唱有着明显的性别差异,只有雄性会鸣唱或者雄性的鸣唱能力明显高于雌性。同时鸣禽脑也具有侧别差异,这些与人类非常相似。因此鸣禽是研究语言学习与记忆性别差异和侧别差异的一个极好的模型。目前,对鸣禽性别差异的研究多是从激素水平对鸣禽相关鸣唱核团进行研究,侧别差异也多是在核团水平进行研究,很少有从单个神经元水平比较鸣禽性别差异和侧别差异的报道。本研究利用膜片钳技术检测RA单个神经元电活动的主动特性和被动特性,对其性别差异和侧别差异进行探讨。
(1)在细胞吸附式记录模式下,记录RA神经元自发放频率,结果表明成年斑胸草雀雌性和雄性RA神经元的自发放频率无侧别差异,却存在明显的性别差异,雄性RA神经元的自发放频率明显高于雌性。
(2)在全细胞记录模式下,向RA神经元分别注入较小强度和较大强度的跃阶超极化和去极化电流,绘制随注入电流增加而膜电位不断升高的I—V曲线图,得到的I—V曲线斜率无论是性别还是侧别均无显著生差异。
(3)在全细胞记录模式下,向RA神经元分别注入较小强度和较大强度的跃阶去极化电流。绘制随注入电流增加而激发动作电位频率增加的F—I曲线图,结果表明F—I曲线斜率存在明显性别差异,注入去极化电流雄性RA神经元激发动作电位的频率明显高于雌性。而注入电流激发动作电位的幅值雌性要高于雄性。
(4)在全细胞记录模式下,分别给予雌雄RA神经元一个相同的ramp刺激。结果表明雌雄RA神经元膜电位随着电流强度增加而增加的幅度相同。雄性RA神经元受电流刺激所激发的动作电位频率明显高于雌性()而雌性动作电位的幅值要高于雄性。
本实验表明,鸣禽RA单个神经元电生理特性在发放频率和诱发动作电位幅值方面存在明显的性别差异,这种差异可能和鸣禽体内性激素含量的性别差异有关。同时,本实验也发现鸣禽RA单个神经元电生理特性没有侧别差异。