非洲電魚Mormyrid小腦瓣膜部的神經(jīng)元環(huán)路及基本電學(xué)特征.pdf

1、本課題采用細(xì)胞內(nèi)記錄和單細(xì)胞標(biāo)記方法，先記錄非洲電魚Mormyrid電活動特征，再對其進(jìn)行形態(tài)鑒定，以期明確該結(jié)構(gòu)的局部神經(jīng)元功能環(huán)路和基本電學(xué)特征，為深入研究這一結(jié)構(gòu)的功能意義和突觸活動可塑性奠定基礎(chǔ)。 實(shí)驗(yàn)在離體的Mormyrid腦片進(jìn)行，用全細(xì)胞膜片鉗紀(jì)錄神經(jīng)元電活動結(jié)束后經(jīng)同一電極向胞內(nèi)注射生物素或神經(jīng)生物素來顯示單個細(xì)胞的形態(tài)；實(shí)驗(yàn)還通過細(xì)胞外注射生物素化葡聚糖胺逆行標(biāo)記平行纖維和顆粒細(xì)胞，用ABC法和熒光染色法顯示所

2、標(biāo)記的神經(jīng)元和神經(jīng)纖維。 實(shí)驗(yàn)中觀察到的瓣膜部的主要神經(jīng)元，包括Purkinje細(xì)胞，基底部傳出細(xì)胞，Ⅱ型傳出細(xì)胞，垂直細(xì)胞，星形細(xì)胞和Golgi細(xì)胞。這些細(xì)胞和平行纖維、攀纖維的形態(tài)和電生理特征如下： Purkinje細(xì)胞這類細(xì)胞的胞體約為5～15μm，位于胞體層。其樹突具有特征性的柵欄狀結(jié)構(gòu)，呈水平分布，其胞體和樹突樹從吻側(cè)至尾側(cè)顯著減小(吻部164～269μm；尾部41～72μm)。樹突上滿布小棘，和平行纖維接觸，

3、形成突觸結(jié)構(gòu)。軸突發(fā)自胞體，軸突及其分支均位于胞體層，也呈水平分布，在此平面上的分布范圍為129±40微米，投射范圍不超過皮質(zhì)層。軸突的投射方向無選擇性。除了過往性和末梢終扣外，在軸突的起始段還分布有一些棘樣突起。瓣膜部的Purkinje細(xì)胞在胞內(nèi)注射去極化電流時(shí)，可誘發(fā)動作電位。在電壓鉗狀態(tài)下記錄到兩種與該動作電位相關(guān)的電流：持續(xù)時(shí)間較短的內(nèi)向電流和長時(shí)程內(nèi)向電流；在電流鉗狀態(tài)下只顯示一種持續(xù)時(shí)間較長的動作電位。刺激平行纖維時(shí)，可在P

4、urkinje細(xì)胞誘發(fā)出隨刺激強(qiáng)度而逐漸增強(qiáng)的興奮性突觸后電位或電流，刺激攀纖維則能誘發(fā)出波幅較大的全或無式的興奮性突觸后電位或電流。 基底部傳出細(xì)胞這類細(xì)胞的胞體大，直徑約10～20μm，位于瓣膜嵴的基底部胞體層與顆粒層的交界面，并在瓣膜嵴的一側(cè)排列成行。它們的樹突光滑，有間斷性膨體，樹突樹在橫切面與水平切面的分布范圍分別為158±26μm和120±17μm；軸突較粗，無側(cè)枝，加入基底束后水平投射至瓣膜部以外。胞內(nèi)注射去極化電

5、流時(shí)，能誘發(fā)出伴有后超極化的典型動作電位，刺激平行纖維可誘發(fā)興奮性突觸后電位或電流。Ⅱ型傳出細(xì)胞這類細(xì)胞的胞體(直徑10～15μm)散布于胞體層。它們的樹突同基底部傳出細(xì)胞相似，無棘，有膨體，在水平切面與橫切面上延伸。主要的形態(tài)特征是軸突有長而粗的傳出支和細(xì)而長短不一的局部側(cè)支。電生理學(xué)特性與基底部傳出細(xì)胞相似，胞內(nèi)注射去極化電流可誘發(fā)出典型動作電位，平行纖維刺激可誘發(fā)興奮性突觸后電位。 星形細(xì)胞星形細(xì)胞的樹突同樣分布于分子層，

6、胞體(直徑6～8μm)位于深部分子層或胞體層，軸突在分子層與胞體層均有大量分支，部分分支在橫切面內(nèi)走行，向瓣膜嵴的頂端或基底部投射。胞內(nèi)注射去極化電流可誘發(fā)出典型的動作電位。 垂直細(xì)胞其樹突樹橫跨整個瓣膜嵴，軸突向下進(jìn)入基底束。胞內(nèi)注射去極化電流誘發(fā)典型動作電位。 Golgi細(xì)胞和Golgi樣細(xì)胞均有樹突在分子層呈縱行分布。Golgi細(xì)胞軸突分布于顆粒層；Golgi樣細(xì)胞軸突分支延伸至胞體層。兩種細(xì)胞的電生理反應(yīng)相近，胞

7、內(nèi)去極化均誘發(fā)短時(shí)程動作電位，刺激平行纖維誘發(fā)興奮性突觸后電位。 平行纖維顆粒細(xì)胞的軸突在橫切面上向上投射，在分子層內(nèi)被稱為平行纖維，無分支，橫向貫穿整個分子層。平行纖維上有間隔較為規(guī)律的終扣，和Purkinje細(xì)胞、傳出細(xì)胞、星形細(xì)胞、以及Golgi細(xì)胞的樹突形成突觸聯(lián)系。分子層內(nèi)的平行纖維互不交叉。顆粒細(xì)胞接受外周苔纖維的傳入。 攀纖維攀纖維起源于腦干腹側(cè)的下橄欖核，在瓣膜部水平分布于胞體層，其走向與平行纖維成直角，

8、末梢處的終扣呈簇狀分布，僅于Purkinje細(xì)胞的胞體和近端樹突形成突觸聯(lián)系。 小結(jié)：1．Purkinje細(xì)胞的樹突樹和軸突均呈水平分布，軸突投射方向無選擇性；2．Purkinje細(xì)胞樹突樹與胞體由吻側(cè)至尾側(cè)呈顯著減小趨勢；3．基底部傳出細(xì)胞和Ⅱ型傳出細(xì)胞均為投射細(xì)胞，但后者的軸突投射有局部分支；4．Golgi細(xì)胞的軸突位于顆粒層，而Golgi樣細(xì)胞的軸突則可分布在顆粒層、胞體層、甚至延伸至深部分子層。5．星形細(xì)胞的軸突分支廣泛