多巴胺对大鼠海马CA1区与CA3区γ振荡的调节作用研究

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背景:海马γ振荡是反映脑内大量神经元同步放电的一种节律,既往认为振荡主要来源于CA3区和内嗅皮层,CA1区γ振荡依赖于CA3区产生的振荡进行信息输出,近来研究发现海马γ振荡可以由CA1区自发产生。中枢神经递质多巴胺通过受体参与海马γ网络振荡,调节海马高级认知功能,如学习与记忆。在部分精神障碍患者中发现γ振荡减少,这可能与多巴胺能神经受损有关,目前多巴胺对分离海马γ振荡调节机制尚未清楚。本课题拟建立CA1与CA3区独立模型,探讨多巴胺对CA1与CA3区γ振荡的调节作用。目的:研究海马CA1区、CA3区γ振荡的特征,探讨多巴胺对CA1与CA3区自身γ振荡的调节作用。方法:(1)制备海马切片:选用46周龄Wistar雄性大鼠,麻醉成功后行心脏灌注术,快速剖出完整的脑组织,分离海马后将其制备成厚度为400μm的水平切片。(2)制备分离海马CA1区与CA3区独立模型脑片:水平双目显微镜下将切片的CA1与CA3区切开并分割成合适大小,迅速转移至记录槽与孵育槽。(3)记录γ振荡:孵育1个小时后,应用细胞外微电极方式及Spike2软件记录γ振荡频率波谱。在建立CA1与CA3区独立模型基础上,应用10μM卡巴胆碱诱导γ(2080 Hz)振荡,达到稳定状态后,加入不同浓度多巴胺(200μM、100μM、50μM),以0μM多巴胺为对照组,分别于5 min、20 min后观察加入不同浓度的多巴胺对卡巴胆碱诱导γ振荡的影响。统计方法:用SPSS21.0统计学软件进行统计学分析。统计结果均采用均数±标准差(x±s)表示。观察同一种药物浓度加药5 min和20 min后的效果对照,采用配对t检验,如果P<0.05,则认为具有统计学意义;基于脑切片制备存在神经元数量以及大鼠个体差异性因素,同时为保持加药前海马网络振荡基线统一,将对照组(0μM多巴胺)与实验组(200μM,100μM,50μM多巴胺)所得数据均归一化处理,再进行两组间比较,采用独立样本t检验,如果P<0.05,则认为具有统计学意义。结果:(1)在成功分离大鼠海马CA1与CA3区的独立体外模型后,诱导出CA1区产生45 Hz左右高频率γ振荡,CA3区产生30Hz左右低频率γ振荡。(2)三种不同浓度多巴胺分别加入5分钟后,海马CA1区γ振荡100μM、200μM的主频均出现下降(P100=0.008,P200=0.002),100μM、200μM组的功率均出现下降(P100=0.021,P200=0.002),100μM、200μM组的高低频比值亦出现下降(P100=0.001,P200=0.013)。加入多巴胺20分钟后,与5分钟时相比,除200μM的γ振荡的功率进一步降低外,其它各组的功率、主频、高低频比值均略有升高;与对照组相比,100μM组的主频、高低频比值仍较低,200μM组的功率、高低频比值亦较低。(3)三种不同浓度多巴胺分别加入5分钟后,海马CA3区γ振荡100μM、200μM的主频均出现下降(P100=0.019,P200=0.038),100μM、200μM组的功率均出现下降(P100=0.019,P200=0.016),100μM组的高低频比值出现增高(P100=0.376)。加入多巴胺20分钟后,与5分钟时相比,除200μM高低频比值增高外,100μM、200μM的γ振荡的功率和主频进一步降低;与对照组相比,100μM、200μM组的功率、主频仍较低,100μM、200μM组的高低频比值增高。结论:不同浓度多巴胺对独立海马CA1区与CA3区γ网络振荡调节有不同的影响,高浓度多巴胺使CA1区和CA3区γ振荡功率、主频减低,CA3区高低频率比值增高,CA1区高低频率比值减低,高浓度多巴胺对海马网络振荡具有抑制作用,可以为多巴胺与海马网络振荡进一步研究提供参考。
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