小鼠初级视皮层非经典感受野对经典感受野调节作用研究

作     者：余辉亮 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：尧德中

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：初级视觉皮层 非经典感受野 外周调节 峰电位 γ节律振荡 

摘      要：非经典感受野（Non-classical receptive field,n CRF）对经典感受野（Classical receptive field,CRF）的外周调节（Surround modulation,SM）作用是哺乳动物初级视觉皮层（Primary visual cortex,V1）神经元的基本特性。研究这种调节作用有助于理解视觉皮层对大范围图像信息整合的基本原则。前期对SM的研究,大多是在猫和猴等传统视觉模式动物上进行的。然而,随着光遗传学、神经示踪等技术的快速发展,基于啮齿类动物的视觉研究得到了越来越广泛的关注。并且,最近有研究表明γ节律可能参与了视觉信息的整合。先前有研究发现,不同SM刺激模式诱发的γ节律振荡可能存在显著差异,然而却缺乏详细的实验研究。因此,本论文以麻醉小鼠为动物模型,通过细胞外神经电生理技术,研究了五种不同SM刺激模式时n CRF对CRF外周调节作用诱发的峰电位和局部场电位（Local field potential,LFP）中γ节律（20-80 Hz）振荡的反应。我们的结果发现:（1）V1中不同层神经元的外周抑制指数（Suppression index,SI）具有一定差异,其中L4神经元比L5/6神经元的外周抑制更强;V1不同层神经元的CRF大小不具有差异性;（2）与猫和猴的结果一致,在V1神经元的n CRF和CRF光栅具有相同的方位、空间频率、对比度、亮度以及相位参数时,n CRF对CRF的外周抑制作用最强;（3）V1神经元的SI与不连续敏感性指数（Discontinuity sensitivity index,DSI）存在显著的正相关;（4）对V1使用闪烁的静态光栅刺激时,不能诱发γ节律振荡,而使用运动光栅刺激时,能够诱发出低频（20-30 Hz）和高频（50-80 Hz）γ节律振荡;中心外周不同刺激参数的光栅诱发的神经元峰电位活动强度和γ节律振荡的峰值频率能量趋势较一致;（5）方位和亮度刺激模式中诱发的V1神经元峰电位活动与低频γ节律振荡有较强的锁相关系,而空间频率和对比度刺激模式中诱发的V1神经元的峰电位活动与低频γ节律振荡有很弱的锁相关系;并且四个刺激模式中诱发的V1神经元的峰电位活动与高频γ节律振荡有很弱的锁相关系。本文从电生理的角度,分析了不同的SM刺激模式时V1神经元峰电位和γ节律振荡活动的变化,以及峰电位和γ节律振荡之间的锁相关系,这有助于揭示V1神经元对大范围图像信息整合的神经机制,并为后续进一步在小鼠上使用光遗传技术和双光子平台研究外周对中心的调节作用提供基础。