NMDA受体介导浦肯野细胞响应机制研究

作     者：黄慧玲 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：安玲玲

授予年度：2021年

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 071006[理学-神经生物学] 

主      题：浦肯野细胞 NMDA受体 神经元响应机制 树突内在特性 

摘      要：浦肯野细胞接收来自平行纤维的刺激输入并通过突触实现信息整合。传统认为,突触处只有AMPA受体表达影响浦肯野细胞放电,然而近来研究发现NMDA受体也存在于突触处,但其如何影响浦肯野细胞放电知之甚少。因此,本文聚焦研究NMDA受体介导浦肯野细胞响应机制,主要研究内容包括:(1)本文首先分析NMDA受体在浦肯野细胞放电响应中的作用,研究基于NMDA受体表达的浦肯野细胞模型。该模型在传统浦肯野细胞模型基础上,引入NMDA受体接收来自平行纤维的刺激信号,并经由浦肯野细胞树突与细胞体处理输出简单尖峰;随后,本文结合刺激模式和NMDA受体强度变化,从简单尖峰频率编码、时间编码和相位调制角度分析NMDA受体作用。实验结果表明,在低频泊松刺激下NMDA受体增加浦肯野细胞的放电频率,而在高频泊松刺激下抑制其放电;此外,NMDA受体表达会减小放电序列的离散度并增加局部规则性;最后,NMDA受体会导致正弦输入下浦肯野细胞简单尖峰输出相位提前。(2)浦肯野细胞的放电机制不仅与突触输入有关,同时受到神经元内在特性调控。鉴于此,本文从神经元内在计算特性出发,分别从树突离子电流与突触位置分布两个角度探索NMDA受体在浦肯野细胞放电中的抑制特性。实验结果表明,高阈值钙激活钾通道和延迟整流钾通道是导致NMDA受体抑制浦肯野细胞放电的关键离子通道,高阈值钙激活钾通道的过小电导会导致延迟整流钾通道电流呈现持续饱和状态,进而造成浦肯野细胞无法正常放电。同时,突触分布位置会影响NMDA受体对浦肯野细胞放电的抑制作用,当NMDA受体分布在距离细胞体越近或直径太大的树突上时,其抑制作用更强。综上所述,本文在构建基于NMDA受体表达的浦肯野细胞模型的前提下,不仅从频率编码、时间编码以及相位调制角度分析了NMDA受体在浦肯野细胞放电响应中的作用机制,而且基于神经元内在计算特性分析NMDA受体抑制作用的生物基础。本文的研究有助于深入理解浦肯野细胞与平行纤维间的信息传递,进而丰富小脑信息传输中的突触整合机制。