老年猫视皮层细胞对刺激反应的对比敏感度下降伴随皮层内抑制作用减弱(英文)

对人类和动物的心理学研究证实,老年个体的视觉对比敏感度相对青年个体显著下降。为揭示其可能的神经机制,采用在体细胞外单细胞记录技术研究青、老年猫(Felis catus)初级视皮层(primary visual cortex,V1)细胞对不同视觉刺激对比度的调谐反应。结果显示,老年猫V1细胞对视觉刺激反应的平均对比敏感度比青年猫显著下降,这与灵长类报道的研究结果相一致,表明衰老影响视皮层细胞对视觉刺激反应的对比敏感度是灵长类和非灵长类哺乳动物中普遍存在的现象,并可能是介导老年性视觉对比敏感度下降的神经基础。另外,与青年猫相比,老年猫初级视皮层细胞对视觉刺激的反应性显著增强,信噪比下降,感受野显著增大,表明衰老导致的初级视皮层细胞对视觉刺激反应的对比敏感度下降伴随着皮层内抑制性作用减弱。

基于光敏蛋白的猫视皮层细胞双眼汇聚功能的模拟

已知光敏蛋白菌紫质ＬＢ膜具有类似于视觉系统感受野的对光微分响应。利用这个特性，本文组装了一对人工视皮层条型简单细胞感受野，并测定了其朝向选择特性及ＯＮ－区闪光融合频率响应特性。在此基础上，用这一对人工感受野组成了猫视皮层细胞双眼汇聚功能模拟系统，并模拟了猫视皮层细胞双眼汇聚功能。

双眼剥夺猫视皮层细胞的某些反应特性

小猫出生后第四周开始将其双眼剥夺,成年后记录。以正弦光栅为刺激研究了这些猫纹状皮层细胞的单眼和双眼反应特性。结果说明:在发育过程中,出生后早期视觉经验,对于保持相当比例的皮层细胞对视差调谐,是重要的。同样地,正常视觉环境刺激,对于保持双眼匹配的空间频率和朝向调谐是必需的。

老年猫初级视皮层细胞对视觉刺激空间频率调谐反应的选择性下降(英文)

目的探讨猫的初级视皮层(V1)细胞对视觉刺激空间频率的选择性是否受年龄影响。方法采用在体细胞外单细胞记录技术分别记录青、老年猫V1神经元对不同空间频率光栅刺激的调谐反应。结果数据统计分析结果显示,诱导老年猫V1神经元出现最大诱发反应幅度的平均最优刺激空间频率(optimal spatial frequency, OSF)相较于青年猫的OSF显著降低。此外,老年猫V1神经元达到半幅反应的平均高频截止空间频率(cut-off spatial frequency,CSF)也显著小于青年猫的CSF。结论该结果与在老年猴初级视皮层的研究报道一致,表明年龄相关的视皮层细胞对刺激空间频率的选择性下降可能是哺乳动物中普遍存在的现象,也可能是导致老年性视敏度下降的重要原因。

与视皮层脑片膜片钳全细胞记录相结合的生物素标记技术

目的 在视皮层脑片膜片钳全细胞记录的同时 ,建立神经元的生物胞素标记技术。方法 利用盲法获得视皮层脑片膜片钳全细胞记录 ,在电生理记录的同时 ,Biocytin通过记录电极尖端灌注到所记录的细胞内 ,标记成功后再进行组织学染色。结果 能观察视皮层同一细胞的电生理和形态学特性及神经元之间的染色耦合。结论 本法操作简便 ,细胞标记成功率高 ,易于推广使用。

小波变换用于视皮层简单细胞模型的特性分析

以视皮层简单细胞生理实验结果为基础,阐述了视皮层简单细胞的生理结构和功能。从视皮层简单细胞具有边缘检测功能出发,分析了"边缘检测型"视皮层简单细胞的数学模型,对小波变换在图像处理中的边缘检测原理进行了分析说明,并对小波变换的数学性质描述。结合"边缘检测型"视皮层简单细胞现有的数学模型的特点和小波变换的性质,对小波变换用于建立"边缘检测型"视皮层简单细胞模型的特性进行了分析。

活体动物全细胞记录技术及其应用

活体动物全细胞记录技术不仅可以用于研究感觉系统对自然刺激(如视觉系统的光刺激、听觉系统的声音刺激等)反应的特性和规律,还可以较准确地记录细胞的突触电位(包括阈下反应),实现EPSP和IPSP的相对分离,并实现活体细胞胞内灌流,从而进一步研究感觉信息的处理机制。本文较为详细地介绍了在活体动物上进行全细胞记录的方法,包括一些技术细节和关键仪器设备的选取原则,举例说明了该技术在视觉系统研究和体感系统研究中的应用,并讨论了这一方法在神经科学中的应用前景。

特定方位的光栅识别学习不改变猫外膝体背核神经元的方位敏感性

视觉信号识别训练可改变视觉通路神经元的可塑性, 其神经机制尚不清楚。已有少数研究显示, 动物(猴) 长时间进行特定方位的光栅识别学习后, 视皮层部分神经元对视觉刺激的反应表现出与学习任务相关的敏感性变化。这种敏感性变化是否亦存在于皮层下结构尚无报道。本实验训练两只成年猫分别进行水平和垂直方位的条形静止正弦光栅的识别以获得食物奖赏, 两只猫的行为识别能力逐渐提高, 4 个多月后识别的正确率达85%以上, 用与训练方位垂直的正弦光栅检测发现, 识别正确率明显下降。细胞外记录外膝体背核(Dorsal lat eral geniculate nucleus, dLGN) 神经元对不同方位正弦光栅刺激的反应显示, 与正常猫相比, 训练猫外膝体细胞的最优方位并未向着训练方位发生明显改变, 对于感受野位于中央区15度视角以内的细胞来说, 其方位选择性强度以及在训练方位的发放强度与正常猫无明显差异。以上结果表明, 猫对特定方位的光栅识别学习不改变外膝体神经元的方位敏感性, 其行为上方位识别特异性的提高可能与视皮层细胞的方位编码可塑性有关。

去视皮层和视剥夺不影响猫外膝体神经元的两类方向敏感特性

方向选择性是视皮层细胞重要的感受野特性。最近的工作表明,视觉系统皮层下的部分外膝体细胞(约占32％)和视网膜神经节细胞(约占25％)亦存在着方向敏感性。这种方向敏感性在去视皮层猫和视觉剥夺猫(dark--reared cat)外膝体神经元也存在。周逸峰等依反应特性将外膝体的方向敏感性细胞分为两类,其中一类只在以刺激后时间直方图(PSTH)的富里叶变换(FFC)基频幅度为反应指标的情况下才呈现方向敏感性。另一类细胞则以FFC基频幅度和细胞平均发放等为反应指标的情况下均呈现方向敏感性,其中一些细胞对移动光棒和移动光点刺激亦呈现方向敏感性。两类方向敏感性细胞约各占50％。

猫外膝体细胞对光栅刺激图形适应的时间特性

研究了猫外膝体细胞对扫描正弦光栅刺激产生的图形适应的反应时间特性，结果表明：与视皮 层细胞类似，外膝体细胞适应后与适应前相比反应幅度降低，潜伏期延长．但与之不同的是，外膝体细 胞适应后反应的基频相位提前了．这暗示长潜伏期的抑制作用可能参与外膝体适应的形成，也说明外 膝体细胞的适应现象可能存在与视皮层细胞不同的形成机制．

一种基于Gabor小波的局部特征尺度提取方法

图像的局部特征尺度在进行特征提取和构造尺度不变量时非常重要。提出了一种基于Gabor小波的局部特征尺度提取方法,该方法利用视皮层简单细胞的2维Gabor函数模型,构造了一个Gabor尺度空间核函数,利用该核函数计算图像的Gabor尺度空间分解,并在尺度空间中搜索局部极大值作为特征点的固有尺度。实验结果表明,该方法可在不同对比度条件下有效地提取各类特征的局部尺度,并且相比高斯拉普拉斯(LoG)方法有更好的适应性和可靠性。

知觉学习研究取得重要成果

中国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室和生命科学学院周逸峰研究组与美国南加州大学吕忠林教授通过合作研究，揭示了知觉学习可以引起初级视皮层细胞相应反应特性的改变。