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本研究分为二部分: 第一部分、麻醉大鼠前扣带回皮层对光刺激反应的研究 目的: 前扣带回皮层(anterior cingulate cortex,ACC)属于边缘系统,处于不同机能神经网络的交汇点,能被多种感觉刺激(触觉、听觉、味觉、嗅觉等)激活,是一个多信息整合中枢。视觉是人和大部分动物最重要的感觉之一,大部分的外界信息经由视觉获得,对机体生存具有极其重要的意义。同样视觉刺激也能引起ACC神经元的反应,但是对于视觉信号如何进入ACC却还未知。为了明确这一点,我们运用在体穿孔全细胞膜片钳技术,记录麻醉大鼠单个ACCⅡ/Ⅲ层神经元对闪光刺激的反应,并进一步研究了ACC的视觉传导通路。 方法: 成年雄性SD大鼠腹腔注射戊巴比妥钠麻醉后,实施气管切开插管,手术完毕后将大鼠头部固定于立体定位仪上进行开颅手术,然后进行在体全细胞膜片钳记录。第一部分:单纯给予大鼠双眼闪光刺激,记录ACC神经元对光刺激的反应。第二部分:阻断视杆、视锥细胞活动,记录ACC神经元在阻断前后对光刺激的反应。第三部分:阻断初级视皮层(V1)活动,记录ACC神经元在阻断后对光刺激反应变化。第四部分:失活外侧膝状核(LGN),记录 ACC神经元在失活前后对光刺激反应变化。 结果: 麻醉状态下,约55%大鼠 ACCⅡ/Ⅲ层神经元对闪光刺激有反应,且反应全部呈兴奋性,反应幅度为(2.91±1.35)mV,潜伏期为(113.35±30.07)ms,反应时程为(210.13±99.30)ms。阻断视杆、视锥细胞活动后,ACC神经元对光反应基本消失;利多卡因阻断单侧大部分V1活动前后,ACC神经元对光刺激反应变化无明显统计学意义;机械性破坏双侧 V1后,仍有40.5%的ACC神经元对光刺激有兴奋性反应,ACC对光反应比例和反应幅度与正常大鼠组比较无显著性差异,但反应潜伏期、反应时程延长。利多卡因失活外侧膝状核之后,ACC神经元的反应幅度明显下降,且反应时程缩短。 结论: 1.麻醉状态下,光刺激能够引起约55%前扣带回皮层Ⅱ/Ⅲ层神经元的兴奋性反应; 2.视觉信息由视网膜上的视杆、视锥细胞的传入,通过外侧膝状核传递到前扣带回皮层; 3.前扣带皮层接受视觉信号的传入不依赖于初级视皮层,提示了前扣带回皮层可能介导了无意识的视觉感知。 第二部分、在体研究前扣带回皮层对伤害性热刺激的反应
目的: 前扣带回皮层是边缘系统的一部分,作为疼痛的高级整合中枢,参与了各种伤害性感觉信息的处理。本实验采用在体穿孔全细胞膜片钳技术,记录麻醉大鼠的前扣带回皮层(ACC)神经元对伤害性热刺激以及非伤害性热刺激的反应,以证实ACC参与伤害性热感觉信息的处理。 方法: 成年雄性SD大鼠10只,腹腔注射20%乌拉坦麻醉稳定后,将大鼠头部固定于立体定位仪上实施开颅手术,然后进行在体穿孔全细胞膜片钳记录,等记录稳定后分别给予大鼠后爪37℃(非伤害性)、60℃(伤害性)的热刺激,记录ACC神经元对两种热刺激的反应变化。 结果: 麻醉状态下,给予大鼠后爪伤害性热刺激(60℃)后,ACC神经元膜电位活动由低频转变为高频,膜电位分布由双峰转变为单峰,且平均膜电位绝对值增加(5.43±2.87)mV。而非伤害性热刺激(37℃)不能引起ACC电活动变化。 结论: ACC参与伤害性热感觉信息的处理。