多巴胺对缝隙连接通透性的调控作用对视网膜神经节细胞时空相关放电模式的影响

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视网膜的作用是对光刺激信号进行初级处理，将外界环境的视觉信号转化为神经节细胞的放电序列，进而通过视神经将编码的视觉信息传递至视觉中枢。邻近的相同类型的神经节细胞具有协同放电的趋势，这种协同放电参与了视觉信息的编码，其类型包括窄时程放电——即同步放电，和中等时程的相关放电等。其中同步放电的生理基础是细胞间的缝隙连接，其强度会受到多巴胺的调控。神经元群体之间具有相关放电活动的同时，单个神经元放电序列内部的各动作电位之间也存在着相关性——即各动作电位之间并非相互独立，而是时间相关的。神经节细胞这两种相关放电活动的强度呈现出正相关的关系。然而，当细胞的同步放电活动受到多巴胺调控而发生变化时，单个神经元放电序列的时间相关性会发生怎样的变化呢？本论文考察了多巴胺对视网膜神经节细胞时空相关放电模式的调控作用，以及多巴胺能通路在这种调控作用中所扮演的角色。
　　主要内容包括两部分：（1）绘制动作电位前后间隔分布图分析加入多巴胺前后神经元放电序列时间结构的变化；以及使用基于信息论的方法，估算了加入外源性多巴胺前后神经节细胞放电序列的时间相关性指标。结果表明，在外源性多巴胺使得以缝隙连接为生理基础的细胞间同步活动显著增强的同时，单个神经元放电序列的时间结构发生明显改变，较小的动作电位间隔（小于6 ms）所占比例下降，较大的动作电位间隔（大于10 ms）所占比例上升；同时基于信息论的分析结果表明，使用多巴胺后单个神经元放电序列内部的时间相关性显著下降。（2）通过在视网膜灌流液中加入 D1、D2类多巴胺受体拮抗剂发现，多巴胺对神经节细胞的这种时空相关放电模式的调控作用可能主要受到D1类多巴胺受体调节。
　　从这些结果可以看出：多巴胺通过对神经节细胞间缝隙连接强度的上调，使得神经节细胞群体放电活动的空间相关性显著增强，与此同时，单个神经元自身放电序列内部的时间相关性显著下降。群体同步活动的增强可能使得视觉信息向后级神经元的传递更加高效，同时也会导致一些细节成分的丢失；而单个神经元放电活动时间相关性的下降会造成某些由时间相关性所编码的信息的损失。这表明多巴胺能通路可能参与了视网膜神经节细胞编码的动态调节。考虑到视网膜中多巴胺释放的生理节律，视网膜可能会根据不同的外部环境对输入的视觉信息选取不同的编码策略。

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作者
卜晶祎;
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作者单位

上海交通大学;

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授予单位上海交通大学;
学科生物医学工程
授予学位硕士
导师姓名张溥明;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类生物的能量传递;神经电生理学;
关键词
多巴胺; 缝隙连接通透性; 多通道记录; 视网膜神经节细胞; 调控作用; 放电模式;

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