鳌虾口胃神经节神经元簇放电的动态离子流机制

为研究神经元自身的电活动特性(簇放电节律模式到峰放电节律模式的转迁,以及簇放电节律的离子流机制),本实验选取鳌虾口胃神经节(stomatogastric ganglion,STG)中功能上孤立的单个神经元,记录其在胞外钙离子浓度([Ca2+]o)变化和钙依赖钾离子通道阻断剂tetraethylammonium(TEA)作用下细胞内电活动的变化。当[Ca2+]o降低时,神经元膜电位水平升高,电活动模式表现为从低电位水平的静息(极化静息),到簇放电,再到峰放电,最后到高电位水平的静息(去极化静息)的转迁历程;当细胞外TEA浓度([TEA]o)增加时,神经元膜电位水平也升高,电活动模式表现为从极化静息,到簇放电,再到峰放电的转迁历程,且变化过程是可逆的。上述结果表明,不同生理状态下神经元电活动模式是复杂多样的,这种复杂多样的电活动模式随生理调节参数变化可以表现出规律性的转迁。另外,钙离子内流通过影响[Ca2+]i水平进而调节钙依赖钾电导,决定簇放电的起始与终止,这可能是簇放电产生的动态离子流机制。

鳌虾口胃神经节三相节律的观察及四乙胺的影响作用

龙虾口胃神经节(stomatogastric ganglion,STG)幽门网络中,PD(pyloric dilatorneuron)、LP(lateral pyloric neuron)、PY(pyloric neuron)神经元依次放电产生的三相节律,经常被用于研究中枢模式发生器(central pattern generator,CPG)神经网络的电活动。本实验选用克氏鳌虾,记录其在正常生理状态下和施加钙依赖钾离子通道阻断剂四乙胺(tetraethylammonium,TEA)后,STG的三相节律。TEA加入后,LP和PY神经元的放电节律模式发生了变化,但三相节律中,各神经元的放电顺序仍然保持不变。三相放电节律周期和PY神经元放电持续期的减少具有极显著意义(P<0.01);LP神经元放电持续期的增加有显著意义(P<0.05);LP、PD神经元放电峰峰间期(interspike interval,ISI)的减少有显著性意义(P<0.05)。上述结果表明,克氏鳌虾可以用于STG网络电活动的研究;TEA的加入导致了幽门节律多个指标的变化,如放电节律模式和放电周期等,但是三相节律的顺序关系没有发生改变。

I_A和I_h对鳌虾口胃神经节幽门节律的调节

甲壳类动物的口胃神经节(stomatogastric ganglion, STG)由30个神经元组成,产生幽门节律,是研究中枢模式发生器(central pattern generator, CPG)的常用模型。幽门节律的维持与调控,不仅与STG神经元网络中单个神经元的特性有关,也与整个网络的连接及其性质相关。已有研究观察到STG网络中不同神经元上存在瞬时外向钾电流(transient potassium current, I_A)与超极化激活阳离子电流(hyperpolarization-activated cation current, I_h),但这两种电流对整个STG网络节律的维持与调控作用仍不清楚。本实验采用鳌虾STG离体标本神经纤维记录,通过施加特异性阻断剂来研究I_A和I_h对鳌虾STG幽门节律性放电的调节作用。结果显示:施加I_A特异性阻断剂4AP (2 mmol/L)后,幽门节律周期变短(P < 0.01),PD (pyloric dilator)细胞放电时程占整个三相周期的比率增加(P < 0.01),LP (lateral pyloric)细胞放电时程不变(P > 0.05)但相位滞后,PY (pyloric)细胞放电时程占整个三相周期的比率减小(P < 0.05)且相位滞后,三相顺序没有改变;施加Ih特异性阻断剂ZD7288 (100 μmol/L)后,幽门节律周期变短(P < 0.01),PD细胞放电时程占整个三相周期的比率增加(P < 0.01),LP细胞放电时程占整个三相周期的比率增加(P < 0.01)且相位滞后,PY细胞放电时程占整个三相周期的比率减小(P < 0.01)且相位滞后,三相顺序没有改变。上述结果表明,I_A和I_h对鳌虾STG幽门节律有重要的调节作用,进而影响到幽门活动的生理功能。