昆虫神经生物学研究技术:细胞外记录

细胞外记录是昆虫神经生物学研究中最常用的技术之一。它用来获取神经元细胞是否处于激发状态以及激发的强度等信息。该技术的特点是把电极的顶尖放在神经或神经元的附近进行电生理记录。

适用于针灸实验研究长时程记录的钨丝微电极制作方法

目的:介绍一种可作长时程细胞外记录的微电级的制作方法,以满足针灸实验研究工作的需要。方法:着眼于钨丝微电极,从多方面改进传统制作方法。结果与结论:制备了可以持续记录8小时以上的钨丝微电极,掌握了革新的成套制作方法,解决了我室当前针灸中枢机制研究工作中存在的难题。预计此类电极在尔后的针灸科研中可以发挥更多的积极作用。

抗体微电极—神经肽研究中的一项新技术

半个世纪前,Von Euler和Gaddum在脑和小肠中提取了一种强效舒血管物质,命名为P物质,这是最早发现的神经肽。近廿年来,随着新技术的发展,在神经系统中已发现数十种神经肽。应用免疫组织和细胞化学技术可清楚地显示肽功能神经元的结构和分布,神经肽已被作为化学“标签”追索神经回路。科学家们根据重组DNA技术的研究结果预测,大鼠脑中有3万个脑特异性的mRNA,如果有百分之一表达的话,就将有300个神经肽的存在。

硝普钠对豚鼠单离耳蜗外毛细胞全细胞电流的影响

目的研究并探讨硝普钠(sodiumnitroprusside,SNP)对豚鼠耳蜗外毛细胞(outerhaircells,OHC)全细胞电流的影响及其作用机制。方法利用急性分离的OHC和特异性的离子通道阻断剂作为工具药,通过膜片钳电压钳记录技术观察了SNP对豚鼠耳蜗OHC全细胞电流的影响,结果①在以+40mV的指令电压刺激时,10-3mol/L的SNP抑制15.34±6.59%的细胞电流(n=5);②SNP对全细胞电流的抑制作用有电压依赖性,在刺激高于0mV时作用明显,10-2mol/L的SNP在+10mV时抑制率为4.97±1.74%,而在+40mV时的抑制率为33.82±1.61%;③SNP对全细胞电流的抑制呈量效关系,在浓度大于10-3mol/L时,抑制作用逐渐明显,10-1mol/L的SNP时接近达到最大抑制效应;④分离离子电流成分后,SNP仅对Ca2+电流有抑制作用。结论SNP对豚鼠耳蜗外毛细胞的全细胞电流的抑制作用,主要通过抑制细胞外Ca2+的内流,进而影响Ca2+依赖性K+通道而实现。

心血管中枢与心血管功能的同步记录技术

目的:建立心血管中枢与心血管功能的同步记录技术,用于观察心血管中枢活动和外周自主神经功能活动,研究心血管中枢对心血管活动的调节。方法:取成年SD大鼠,用混合麻药腹腔麻醉后,同步记录延髓头端腹外侧区(rostral ventrolateral medulla,RVLM)神经元单位放电活动、心电图、血压、呼吸肌肌电、体温,并进行相关参数的分析。结果:可记录到明确稳定的神经元单位放电活动等各项指标,在12只大鼠的RVLM中一共记录了18个自发单位放电,其中连续放电有12个,周期性簇状放电有6个。另外,两种类型放电分别对应的同步记录指标进行组间比较,仅呼吸肌肌电幅值差异有统计学意义(P<0.05)。在记录各项指标时观察到RVLM神经元自发放电与血压之间有相互影响。结论:同步记录心血管中枢与心血管活动是一种实时可靠的在体动物实验技术,为研究心血管各级中枢之间的相互作用提供了一种有效的方法。

基于CMOS高密度微电极阵列芯片的研究与设计

为了使非侵入性电极在研究大脑神经活动中可避免愈伤组织与免疫反应的目的,在GSMC130 nm工艺上设计并制备了一款可对神经细胞进行电刺激的高密度微电极阵列芯片,可精确地刺激个别目标神经元,并记录其电位变化。该芯片是由128行×128列像素和读出电路组成,像素整列采用卷帘式读出,每个像素由微电极及其信号处理电路组成,其像素面积为36.5μm×25.5μm。采用Cadence仿真软件对电路进行仿真,仿真结果表明,该芯片可用于高空间分辨率神经元网络活动的记录:工作电压为3.3 V,等效电荷噪声ENC为27e^(-),上升时间为1μs。

在体多位点同步记录技术的建立与应用

传统的在体细胞外记录技术只是记录脑内某核团单细胞放电或核团群体活动（局部场电位）。近年来，我们将微电极记录技术与谱分析技术相结合，建立了在体多位点同步记录技术和脑区间功能联系分析系统，并成功申请专利。该系统可在不加外界刺激的情况下，采用多通道记录的方式，同时记录多脑区的局部场电位和单细胞放电活动，利用频谱分析、相干性分析等方法，揭示脑区间功能联系。

普罗帕酮对豚鼠心室肌细胞电生理的影响

目的:研究普罗帕酮对心室肌细胞的影响作用。方法:应用常规的玻璃微电极细胞内记录技术,观察普罗帕酮对豚鼠心室肌细胞的动作电位0相幅值(APA) ,最大除极速率(Vmax) ,动作电位时程(APD) ,5 0 %复极化时间(D50 ) ,90 %复极化时间(D90 )。结果:(1)用5 μmol/L的普罗帕酮灌流后与正常对照组相比动作电位0幅值(APA)下降(P <0 .0 5 ) ,动作电位时程(APD)及5 0 %复极化时间(D50 )升高(P <0 .0 5 ) ,(3)用10 μmol/L的普罗帕酮灌流后与正常对照组相比动作电位0幅值(APA)下降(P <0 .0 5 ) ,动作电位时程(APD)明显升高(P<0 .0 1) ,5 0 %复极化时间(D50 )及90 %复极化时间(D90 )升高(P <0 .0 5 )。结论:普罗帕酮能抑制心室肌细胞的动作电位0幅值,延长动作电位时程、最大除极速率及5 0 %、90 %复极化时间。

大鼠脑桥臂旁核味觉神经元的生理学特性

采用微电极细胞外记录技术 ,观察和分析了大鼠脑桥臂旁核 (Parabrachialnuclei,PbN)味觉神经元的反应特征。记录到的 5 5个PbN味觉神经元中 ,绝大部分位于脑桥味区并有自发放电。大部分PbN味觉神经元对多种基本味觉刺激起反应 ,其中对氯化钠反应的频率最高。PbN味觉神经元对蔗糖的反应和对其他味觉反应的相关性都较低。根椐最适刺激 ,PbN味觉神经元可分为 :氯化钠优势反应、盐酸优势反应、奎宁优势反应和蔗糖优势反应神经元。结果提示 ,PbN中存在不同类型的神经元 ,它们可能在味觉的传递和编码中发挥着重要作用。

运动疲劳对大鼠新纹状体神经元电活动的影响

目的:观察运动疲劳大鼠新纹状体神经元自发放电情况,探讨运动疲劳产生的中枢机制。方法:采用胞外玻璃微电极技术,对运动疲劳前后大鼠新纹状体神经元自发放电频率、神经元动作电位时程及动作电位发放形式进行记录,并对放电神经元的分布规律进行分析。结果:(1)在记录到的运动疲劳组大鼠新纹状体神经元中,19%自发放电频率>10Hz,而对照组仅有6%,两组相比存在显著差异(P<0.05);(2)运动疲劳组大鼠新纹状体神经元除观察到规则单脉冲放电、不规则单脉冲放电、单脉冲与爆发式并存的放电形式外,还观察到规则爆发式放电,其串间隔集中在140～210ms;(3)运动疲劳组高频自发放电的神经元主要集中在新纹状体的外侧深部区域。结论:运动疲劳后新纹状体神经元自发放电频率发生改变,高频放电神经元数量明显增加。结果提示运动疲劳后神经元放电形式发生改变,可能与神经元胞内钙离子浓度升高相关。

八肽胆囊收缩素对大鼠背根神经节膜电位的影响

八肽胆囊收缩素(CCK-8S)作为一种脑肠肽参与许多重要的生理和病理生理过程,为探讨CCK-8S在痛觉信息传递中的作用,本研究应用细胞内微电极记录技术在急性分离的大鼠背根神经节(DRG)上,观察对DRG神经元膜电位的影响。结果显示:(1)灌流CCK-8S(10-8～10-6 mol/L)可以使部分DRG神经元(25.2%,36/143)引起具有浓度依赖性的DRG神经元去极化,EC50为1.7×10-7 mol/L。(2)选择性CCK-A受体拮抗剂prolumide(10-4mol/L,n=6)基本完全阻断CCK-8S引起的去极化反应,而CCK-B受体拮抗剂LY225910(10-4 mol/L,n=6)对CCK-8S介导的去极化则没有影响。上述结果提示CCK-8S通过CCK-A受体引起浓度依赖的DRG神经元去极化,参与痛觉信息传递或调节。

6-羟多巴胺毁损的帕金森病模型大鼠脚桥核神经元放电频率和放电形式的变化(英文)

目的 观察6- 羟多巴胺毁损的帕金森病(Parkinson’sdisease, PD)模型大鼠脚桥核(pedunculopontinenu cleus, PPN)神经元放电频率和放电形式的变化。方法 采用在体玻璃微电极细胞外记录法,记录正常对照组和PD模型组大鼠PPN神经元的电活动。结果 对照组和PD组大鼠PPN神经元的放电频率分别为(9. 0±0. 8)Hz[ (0. 5 25. 2)Hz, n=56]和(16. 1±1. 6)Hz[ (1. 2 49. 7)Hz, n=57],PD组大鼠的放电频率显著高于对照组(P<0. 001)。在对照组大鼠脚桥核, 68% (38 /56)的神经元呈现规则放电, 27% (15 /56)呈现不规则放电, 5% (3 /56)为爆发式放电;在PD组大鼠脚桥核,具有规则、不规则和爆发式放电的神经元比例分别为39% (22 /57)、47%(27 /57)和14% (8 /57),PD组大鼠具有不规则放电的神经元比例明显高于对照组(P<0. 05)。结论 PD大鼠PPN中神经元的放电频率增高和不规则放电增多, 这可能在帕金森病的病理生理变化中具有重要作用。

调心方活性部位对β淀粉样蛋白抑制大鼠海马脑片CA1区诱发长时程增强的作用研究

目的研究调心方活性部位A(activefractionofTiaoxinrecipe,TXR A)对β-淀粉样蛋白(betaarnyloidprotein ,βAP)抑制大鼠海马脑片长时程增强(long term potentiation ,LTP)效应的影响。方法采用细胞外微电极记录技术,记录大鼠海马脑片CA1区诱发群峰电位(populationspike,PS) ,然后施以10 0Hz,10 0串的强直刺激诱发LTP。结果与正常脑脊液组比较,β- AP(0. 2 μmol/L)孵育海马脑片>1 5h ,强直刺激后PS增幅程度显著降低,提示β- AP对海马LTP具有抑制作用;如用β- AP加TXR- A孵育脑片>1 5h ,则强直刺激后高浓度TXR -A组的PS平均幅度显著提高,且作用优于调心方,提示TXR- A可以增强LTP幅度。结论TXR A可能是发挥调心方改善β- AP抑制大鼠海马CA1区诱发LTP作用的主要成分之一,拮抗β- AP对LTP的抑制可能是其益智机制之一。

环维黄杨星D对心肌钙离子通道的作用

目的 研究环维黄杨星 D(CVB D)对心肌钙离子通道的作用 ,探讨其抗心律失常的电生理机制。方法 取豚鼠室间隔标本 ,37℃恒温 ,通混合氧 ,稳定 4 5min ,再以KCl 3mol/L灌充的微电极记录电刺激产生的动作电位 (AP) ,标本分为 3组 :(1)CVB D组 :每 5min依次累积加入浓度为 3× 10 -8,1× 10 -7,3× 10 -7,1×10 -6,3× 10 -6,1× 10 -5mol/L的CVB D ,分别记录AP ;(2 )CVB D +维拉帕米 (Ver)组 :加入维拉帕米 0 .1μmol/L ,10min时记录AP ,然后每 5min依次累积加入浓度为 3× 10 -8,1× 10 -7,3× 10 -7,1× 10 -6,3× 10 -6,1× 10 -5mol/L的CVB D ,分别记录AP ;(3)Ver组 :加入维拉帕米 0 .1μmol/L ,分别纪录 (2 )中相应时间点的AP。统计给药前后AP幅度 (APA)和时程 (APD)的变化。结果 CVB D对APA影响不大 ,但能显著延长APD ,延长幅度随着剂量的加大而增大 ;但在有维拉帕米存在的情况下 ,CVB D却能使APA和APD缩减 ,尤其是较高浓度1× 10 -6,3× 10 -6,1× 10 -5mol/L时 ,缩减幅度较为明显 ;而单纯加入维拉帕米后 ,APA和APD的改变轻微。结论 CVB D能影响细胞膜上的钙离子通道 ,促进细胞外钙离子内流 ,从而延长APD。当膜钙离子通道被阻断后 ,CVB D却缩短APD。因此可以认为CVB D除影响膜钙离子通道外 。

大鼠尾核内注射多巴胺及刺激黑质对尾核痛兴奋与痛抑制神经元电活动的影响

本实验采用玻璃微电极细胞外记录尾核神经元放电的方法，以尾棱痛兴奋神经元(PEN)和痛抑制神经元(PIN)的电活动变化为痛反应指标，观察尾核内注射DA及刺激黑质致密部对PEN和PIN电活动的影响，探讨黑质-纹体DA能系统在痛觉调制过程中的作用。

毁损大鼠大脑皮层SⅡ区对中缝大核神经元电针效应的影响

实验用大自鼠体重200～350克，玻璃微电极细胞外记录NRM神经元的自发放电及串脉冲尾尖刺激后的反应。电解损毁双侧SⅡ。双侧“足三里”电针，时间5分钟。

儿茶酚胺对豚鼠左心室流出道自律性电活动的影响

目的:探讨儿茶酚胺( CA)对豚鼠左心室流出道自律细胞电生理特性的影响。方法:用标准玻璃微电极细胞内记录技术,观测去甲肾上腺素( NE)、肾上腺素( E)和异丙肾上腺素( Iso)对左心室流出道自发慢反应电位的影响。观测指标:MDP、APA、Vmax、VDD、APD50 和APD90 时间以及RPF。结果:1 1 0 0 μmol/ L NE灌流后,RPF和VDD加快( P<0 .0 5 ) ,APD50 缩短( P<0 .0 1 ) ;2 1 0 0 μmol/ L E可使RPF( P<0 .0 1 )和VDD( P<0 .0 5 )加快,APA显著增大( P<0 .0 1 ) ,APD50 ( P<0 .0 1 )和APD90 ( P<0 .0 5 )缩短;3 1 0 0 μmol/ L Iso可使RPF和VDD显著加快( P<0 .0 1 ) ,MDP绝对值和APA显著增大,Vmax加速,APD50 和APD90 缩短。

大鼠左心室流出道电生理特性的观察

目的:为了观察大鼠左心室流出道组织是否具有自动节律性。方法:利用细胞内微电极记录技术,观察了18例大鼠左心室流出道组织的电生理特征。结果:16例(88.89％)出现了自律性电活动,并且可在局部组织记录到典型的慢反应动作电位。结论:大鼠左心室流出道组织具有自律性。其生理功能有待进一步研究。

刺激大鼠大脑皮层SⅡ区对中缝大核神经元活动的影响

实验用大白鼠体重200～350克，玻璃微电极细胞外记录中缝大核(NRM)神经元放电。经埋置电极刺激双侧SⅡ，双侧“足三里”电针时间5分钟，尾尖刺激作为痛刺激。