內(nèi)嗅皮層-海馬輸出端的空間探索功能圖譜.pdf

1、目的:內(nèi)嗅皮層與海馬在空間學(xué)習(xí)記憶、空間探索與導(dǎo)航等方面起著至關(guān)重要的作用。海馬內(nèi)的位置細(xì)胞，內(nèi)側(cè)內(nèi)嗅皮層的網(wǎng)格細(xì)胞、頭朝向細(xì)胞、邊界細(xì)胞、速率細(xì)胞等參與本體方位感覺(jué)的形成，從而在空間探索和導(dǎo)航中發(fā)揮作用。內(nèi)嗅皮層與海馬之間的纖維聯(lián)系:內(nèi)嗅皮層Ⅱ?qū)由窠?jīng)元軸突纖維投射至DG區(qū)分子層，Ⅲ層神經(jīng)元投射至CA1區(qū)分子層，DG區(qū)顆粒細(xì)胞軸突纖維經(jīng)過(guò)CA3區(qū)投射與CA1區(qū)形成突觸聯(lián)系，在CA1區(qū)綜合所有信息輸入后傳出至內(nèi)嗅皮層深層（Ⅴ，Ⅵ層）。介于

2、內(nèi)嗅皮層與海馬在空間探索與導(dǎo)航功能中的協(xié)同與差異，以及在纖維聯(lián)系上的鮮明特點(diǎn)，我們希望利用光纖探測(cè)系統(tǒng)的鈣信號(hào)光學(xué)記錄方法探究MECⅡ-DG連接通路軸突末梢對(duì)空間探索的功能編碼。
　　方法:(1)利用腦立體定位注射的方法，將AAV病毒（AAV-Syn-GCaMP5G）注射至MECⅡ?qū)?，待其感染神?jīng)元后在胞內(nèi)大量繁殖并表達(dá)鈣熒光指示蛋白(GCaMP5G)，從而標(biāo)記MECⅡ-DG連接通路。(2)利用光纖探測(cè)系統(tǒng)，將光纖埋植到DG區(qū)分子

3、層記錄MECⅡ?qū)由窠?jīng)元軸突末梢的鈣信號(hào)，結(jié)合探索行為，以及系列對(duì)照實(shí)驗(yàn):對(duì)eGFP標(biāo)記小鼠MECⅡ-DG軸突末梢的記錄;MEC淺層注射Muscimol或TTX對(duì)軸突末梢鈣信號(hào)的影響;以及MECⅡ-DG軸突末梢鈣信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)期記錄。(3)通過(guò)對(duì)小鼠在圓盆中自由探索時(shí)MECⅡ-DG軸突末梢鈣信號(hào)與探索行為的聯(lián)合分析;對(duì)非探索行為如在滾輪上單純跑動(dòng)，梳理毛發(fā)和吃食物等的鈣信號(hào)變化的分析;對(duì)視覺(jué)輸入在空間探索中作用的研究來(lái)論證MECⅡ-DG軸突末

4、梢鈣信號(hào)參與空間探索的功能編碼。(4)利用四通道光纖系統(tǒng)在MECⅡ-DG軸突末梢同時(shí)記錄4個(gè)位點(diǎn)的空間探索鈣信號(hào)，和在不同小鼠上記錄軸突末梢不同區(qū)域的空間探索鈣信號(hào)，從而描繪MECⅡ-DG軸突末梢的空間探索功能編碼特點(diǎn)。
　　結(jié)果:(1) AAV病毒主要感染MECⅡ?qū)由窠?jīng)元，大量繁殖并表達(dá)鈣熒光指示蛋白(GCaMP5G);少量Ⅲ層神經(jīng)元被標(biāo)記且胞內(nèi)GCaMP5G的表達(dá)量均比較低;海馬DG區(qū)分子層來(lái)自MECⅡ?qū)由窠?jīng)元的軸突末梢被密集

5、標(biāo)記，GCaMP5G表達(dá)豐度很高;CA1區(qū)分子層被GCaMP5G標(biāo)記的軸突末梢數(shù)量較少。(2) MECⅡ-DG軸突末梢鈣信號(hào)在麻醉狀態(tài)下以一定節(jié)律同步發(fā)放，自由探索時(shí)則呈現(xiàn)非同步連續(xù)發(fā)放;在eGFP標(biāo)記小鼠軸突末梢未記錄到類似鈣信號(hào)的基線變化;MEC淺層注射Muscimol或TTX后軸突末梢鈣信號(hào)被明顯阻斷，TTX的阻斷效果不可逆，Muscimol被代謝清除后軸突末梢鈣信號(hào)得以恢復(fù);GCaMP5G標(biāo)記小鼠軸突末梢鈣信號(hào)可以長(zhǎng)期穩(wěn)定記錄長(zhǎng)

6、達(dá)14天以上。(3) MECⅡ-DG軸突末梢鈣信號(hào)的發(fā)放與探索活動(dòng)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系;探索動(dòng)作的發(fā)出與軸突末梢鈣信號(hào)發(fā)放起點(diǎn)的潛伏期平均約318 ms;小鼠在滾輪上的單純跑動(dòng)，梳理毛發(fā)與吃食物等行為的鈣信號(hào)強(qiáng)度明顯低于自由探索對(duì)應(yīng)的鈣信號(hào);切斷視覺(jué)輸入后，軸突末梢的探索鈣信號(hào)幅值顯著降低;小鼠對(duì)新物體的探索鈣信號(hào)強(qiáng)度高于對(duì)熟悉物體的探索;小鼠在饑餓狀態(tài)下的探索鈣信號(hào)強(qiáng)度高于飽食狀態(tài)。(4)四通道光纖系統(tǒng)的四個(gè)通道可以同時(shí)記錄MECⅡ-DG

7、軸突末梢4個(gè)不同位點(diǎn)的鈣信號(hào);MECⅡ-DG軸突末梢4個(gè)記錄位點(diǎn)的空間探索鈣信號(hào)高度同步化;MECⅡ-DG軸突末梢某些位點(diǎn)對(duì)空間探索的功能編碼有較強(qiáng)的空間方位選擇傾向(57％)，但也存在一些空間方位選擇傾向較差的位點(diǎn)(43％);空間方位選擇傾向較好與較差的位點(diǎn)數(shù)呈散在分布。
　　結(jié)論:(1)利用AAV病毒成功建立了MECⅡ-DG連接通路的功能學(xué)標(biāo)記方法。(2)通過(guò)光纖探測(cè)系統(tǒng)建立了在清醒自由探索小鼠的MECⅡ-DG軸突末梢長(zhǎng)期穩(wěn)定