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听皮层是人类感知外界声音信号的高级神经中枢。不同类型的皮层神经元可以共同进行编码和传输各种听觉信息。兴奋性和抑制性的相互作用在锥体神经元的功能中占据主要作用,平衡性的兴奋性和抑制性输入能够塑造初级听皮层的调谐特性,但是不平衡的输入有可能产生不同的作用。根据功能的不同,可以将神经元分为兴奋性神经元和抑制性神经元。虽然大部分的神经元都是兴奋性神经元,但是抑制性神经元在产生和调控皮层功能中也具有重要的作用。抑制性神经元是初级听皮层中重要的调控神经元,通过释放GABA等递质减弱后一级神经元的反应。通过前馈和反馈的介导,抑制性中间神经元能够在皮层网络中起到平衡调控的作用。SOM+神经元是一类重要的抑制性神经元,但是数量稀少,所以在皮层中不容易进行单细胞的记录。有研究显示,SOM+神经元在皮层环路中具有去抑制的作用,即通过抑制其他抑制性神经元的反应,从而提高兴奋性神经元的发放率。这种去抑制功能在皮层的感觉信息转换中起到重要作用。然而SOM+神经元是如何接受前一级神经元的突触输入以及接受何种类型的抑制性突触输入,从而能够发挥去抑制功能尚不清楚。目前主流实验主要集中于对SOM+神经元动作电位发放特性的研究,虽然能够对神经元自身的电生理特性进行分析,但是不能对神经元接受的突触前兴奋性和抑制性成分的特性进行系统的分析。目前运用在体膜片钳技术,已经能够区分活体动物兴奋性锥体神经元的兴奋性和抑制性突触输入的不同功能。然而由于SOM+神经元的数量稀少,胞体体积小,所以运用在体细胞内记录的方法研究SOM+神经元的难度较大。本研究在完整保留丘脑-皮层投射的基础上,利用离体膜片钳技术记录幼年鼠初级听皮层SOM+神经元接受的不同类型的突触输入。在荧光显微镜下,GFP标记的SOM+神经元很容易被区分。通过刺激内侧膝状体记录诱发的兴奋性突触后电流和抑制性突触后电流,研究SOM+神经元和邻近的锥体神经元兴奋性和抑制性突触输入的时空特性。本实验包括两个个部分:第一部分:小鼠初级听皮层SOM中间神经元突触输入的时空特性研究本实验运用离体膜片钳技术(in vitro patch-clamp recording)对SOM+神经元的兴奋性突触后电流和抑制性突触后电流基本电生理参数:膜电容、阻抗、潜伏期和幅度进行研究,并且与邻近锥体神经元的潜伏期和电流幅度进行比较,从而揭示SOM+神经元突触输入的功能特性。第二部分:小鼠初级听皮层SOM中间神经元接受兴奋性和抑制性突触输入的平衡性研究本实验中,我们利用离体膜片钳技术记录了不同刺激强度下SOM+神经元和锥体神经元产生的EPSCs和IPSCs,并对两类神经元的EPSCs和IPSCs在不同强度刺激下上升时间,衰减时间和兴奋性和抑制性电流的幅度比值进行比较。通过研究兴奋性和抑制性突触输入成分的关系能够帮助我们理解SOM+神经元的突触输入环路。结果:第一部分:小鼠初级听皮层SOM中间神经元突触输入的时空特性研究1.SOM+神经元和锥体神经元的起始潜伏期接近,没有显著性差异。2.SOM+神经元的突触后电流的峰值潜伏期明显要短于兴奋性锥体神经元。3.SOM+神经元和锥体神经元的突触后电流幅度没有明显差异,但是IPSCs的幅度要大于EPSCs。第二部分:小鼠初级听皮层SOM中间神经元接受兴奋性和抑制性突触输入的平衡性研究1.SOM+神经元EPSCs的上升时间要长于IPSCs,然而在锥体神经元的结果正好相反。2.SOM+神经元和锥体神经元EPSCs的衰减时间总是短于IPSCs。3.SOM+神经元和锥体神经元的突触后电流幅度随刺激强度的改变也同步改变。结论:在小鼠初级听皮层中,SOM+神经元和锥体神经元都能接受稳定的兴奋性和抑制性突触输入。在皮层微环路中,部分SOM+神经元和锥体神经元接受来自丘脑的直接纤维投射,两类神经元峰值潜伏期的差异说明两类神经元的突触输入可能来自于不同的前一级神经元。同时SOM+神经元和锥体神经元在内侧膝状体受到刺激时能够接受更强的抑制性输入。在MGB接受不同的刺激强度时,SOM+神经元和锥体神经元的突触后电流幅度也同步改变,但是幅度的比值保持不变,说明两类神经元都接受相对平衡的兴奋性和抑制性突触输入。通过对SOM+神经元和锥体神经元时间和空间特性的研究,能够揭示SOM+神经元在皮层微循环中接受突触输入的功能特性,进而为其之所以能在皮层中发挥与兴奋性神经元不同的功能提供研究依据。