高糖饮食对青年小鼠初级视觉皮层的功能损伤及其机制

目的诸多研究证实高糖饮食会对视觉功能造成损伤,但是目前关于高糖饮食对视觉功能影响的研究主要聚焦于视觉通路前端,集中在眼球系统和视神经节部分,对于视觉通路的后端如中枢皮层还未有过相关报道。为了更全面地了解高糖饮食对视觉功能的影响,本文补充高糖饮食对视觉中枢皮层影响的研究。方法本研究利用GO/NO-GO方位辨别任务的行为学范式、在体多通道电生理技术探究了高糖饮食对青年小鼠初级视觉皮层的影响。结果行为学结果表明,经历了2个月高糖喂养的青年小鼠,方位辨别能力下降。通过电生理技术分析初级视觉皮层(V1)单个神经元的反应特性,发现高糖饮食小鼠初级视觉皮层单个神经元的方位调谐能力下降,神经元的反应变异性增加、信噪比明显降低。神经元噪音相关性分析结果表明,高糖饮食组小鼠初级视觉皮层的噪音相关性表现出明显的上调。进一步分析群体水平上信噪比和反应变异性的变化,结果表明群体水平上信噪比明显下降而反应变异性明显上升。结论高糖饮食通过影响初级视觉皮层单个神经元的感受野特征以及群体神经元的信息处理能力,损伤了青年小鼠的方位辨别能力。

TrkB受体依赖的PV神经元调控小鼠视觉方位辨别能力的机制

神经营养因子-酪氨酸受体激酶B(tyrosine receptor kinase B,TrkB)信号通路在调控初级视皮层(primary visual cortex,V1)兴奋与抑制平衡上发挥着重要的作用,以往的研究揭示了其通过增加兴奋性传递效率来调控皮层兴奋性水平的机制,却并未阐明TrkB受体如何通过抑制系统来调控兴奋与抑制平衡,进而影响视觉皮层功能。为了探讨TrkB信号通路如何特异性地调控最主要的抑制性神经元——PV神经元进而对小鼠视觉皮层功能产生影响,本研究通过病毒特异性地降低V1区的PV神经元上TrkB受体的表达水平,并通过在体多通道电生理手段记录初级视皮层抑制性与兴奋性神经元功能变化,通过行为学实验测试小鼠的方位辨别能力改变。结果表明,初级视觉皮层中的PV抑制性神经元上的TrkB受体表达减少会显著增加兴奋性神经元的反应强度,减弱抑制性神经元与兴奋性神经元的方位辨别能力,增加二者的信噪比,但是小鼠个体水平的方位辨别能力出现下降。这些结果说明,TrkB信号通路并非单纯通过增加靶向PV神经元的兴奋性传递来调控PV神经元的功能,其对神经元信噪比的影响也并非由于抑制系统的增强所致。