大量的研究工作表明,N-甲基-D-天门冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid, NMDA)受体是突触可塑性和学习记忆的分子开关。NMDA受体主要是由NR1、NR2(A、B、C和D)和NR3亚基(A和B)构成的异聚型复合体。其中NR1亚基在脑内各区均有分布,是形成NMDA受体通道的必需亚基。关于NMDA受体及其亚基在突触可塑性和学习记忆中的功能研究主要集中于海马脑区。海马和前额叶皮层同属于前脑,二者都与高级认知功能有着密切的联系,前额叶皮层在短时程记忆的储存、灵活性学习、注意的调节和决策中起着重要的作用,并且其功能与NMDA受体密切相关。作为NMDA受体的必须亚基,NR1在前额叶脑区有丰富的表达。但是关于NR1亚基在前额叶脑区学习记忆与突触可塑性中的作用却少有研究。因此,本项目采用前脑特异性NR1基因敲除小鼠,通过离体脑片电生理学和整体行为学技术,重点研究了NR1基因敲除对小鼠前额叶的突触可塑性、工作记忆、灵活性学习和情绪行为的影响。本课题的研究工作主要包括以下三部分：1 NR1基因敲除小鼠前额叶脑区突触可塑性的分析1.1基本突触传递分析：采用离体脑片场电位记录技术,考察了NR1基因敲除小鼠前额叶V层到Ⅱ-Ⅲ层的基本突触传递功能。分别将转基因组与同窝对照组的刺激强度—反应曲线(input-output curve)和双脉冲抑制反应(paired pulse depression, PPD)曲线进行分析对比,结果表明NR1亚基敲除不会改变小鼠前额叶脑区的突触后AMPA受体功能和突触前神经递质释放的功能。1.2 NR1基因敲除小鼠前额叶脑区的突触可塑性分析采用离体脑片场电位记录技术,研究分析NR1亚基敲除对小鼠前额叶Ⅴ层到Ⅱ-Ⅲ层突触可塑性的影响。与同窝对照小鼠相比,NR1基因敲除小鼠前额叶Ⅴ层到Ⅱ-Ⅲ层的长时程增强(long-term potentiation, LTP)受损。对长时程抑制(Long- term depression, LTD)的研究发现,NR1基因敲除组的LTD与对照组相比并无显著差异。2 NRl基因敲除小鼠活动量及情绪的研究采用开场实验、高架十字迷宫和明暗箱检测小鼠的活动量和情绪行为。结果显示,在1h的开场实验测试中,NR1基因敲除小鼠的活动量显著高于同窝对照组小鼠；高架十字迷宫和明暗箱实验中,NR1基因敲除小鼠表现正常。由此认为,前脑特异性NR1基因敲除可能增加小鼠的活动量,但对情绪行为没有显著影响。3 NR1基因敲除小鼠前额叶相关认知功能的研究3.1空间工作记忆分析：我们分别采用空间依赖性工作记忆水迷宫和自发交替变换Y迷宫任务,检测NR1基因敲除小鼠的空间工作记忆能力。结果表明,NR1基因敲除可能对小鼠的空间工作记忆能力没有影响。3.2灵活性学习分析：采用十字迷宫检测NR1基因敲除小鼠的灵活性学习能力。结果表明,NR1基因敲除小鼠的灵活性学习能力有所降低,说明NR1基因敲除可能损害小鼠的灵活性学习能力。本研究结果提示,前脑NR1基因敲除可能损害小鼠的灵活性学习能力,推测这种损伤可能由前脑突触可塑性缺陷导致。此外,前脑NR1基因敲除可能使小鼠活动量增高,而对小鼠的情绪行为影响不大。本文为阐明灵活性学习的分子机制提供了实验数据。