海马脑片CA1区锥体神经元的突触可塑性虚拟仿真实验教学

虚拟仿真技术优点卓越,具有极其广阔的应用前景,现如今其已经越来越多地应用于现代教学。该文主要以海马脑片CA1区锥体神经元的突触可塑性实验为切入点,对虚拟仿真实验教学技术在教学中的应用进行了深入研究,以期为今后虚拟仿真技术在教学领域的发展提供一定的指导和帮助。

神经元环路中主神经元的模型分析

神经元环路是大脑神经系统的基本单元,而环路的信息输出则由主神经元所决定.本文通过对小脑皮层、嗅球和海马CA1三类不同环路中的主神经元:浦肯野神经元、僧帽神经元和锥体神经元建立给予神经元几何形态和电缆传递的多房室模型,通过它们的动作电位分析和比较,说明不同类型的外界刺激,三个环路中主神经元动作电位的区别;并进一步比较对同类刺激,三类主神经元动作电位的不同,模型验证它们所属环路在神经系统中所起的不同输出功能.

大鼠海马CA1区锥体神经元I_A和I_K在出生后早期的变化

大脑快速发育期(brain growth spurt,BGS)是神经元生长、突触连接的关键时期;电压门控性K+通道是维持细胞兴奋性和神经元间信息传递的关键通道。本文旨在探究BGS期内大鼠海马CA1区锥体神经元电压门控性K+通道电流及其通道动力学特性的变化,以期找出大鼠海马CA1区锥体神经元电压门控性K+通道发育的关键期。采用全细胞膜片钳技术,研究出生后0~4周大鼠海马CA1区脑片上的锥体神经元全细胞电压门控性K+通道电流及其通道动力学特性。结果显示:在测试电压为+90mV下,以出生后0周为参照,出生后1~4周的瞬时外向K+通道电流(IA)的最大电流密度的增幅分别为(16.14±0.51)%、(81.73±10.71)%、(106.72±5.29)%、(134.58±8.81)%(n=10,P<0.05);延迟整流K+通道电流(IK)的最大电流密度增幅分别为(16.75±3.88)%、(134.01±2.85)%、(180.56±8.49)%、(194.5±8.53)%(n=10,P<0.05),显示K+通道电流密度于1~2周增幅最大;IA的激活曲线向左移,半数激活电压随周龄增加逐渐减小,分别为14.67±0.75、13.46±0.64、8.39±0.87、4.60±0.96、0.54±0.92(mV,n=10,P<0.05);IK的激活曲线向左移,半数激活电压随周龄增加逐渐减小,分别为8.94±0.85、6.65±0.89、0.47±1.15、1.80±0.89、8.56±1.08(mV,n=10,P<0.05)。IA的失活曲线向左移,0周龄与1周龄之间的半数失活电压没有显著性差异,而出生后1~4周随周龄增加半数失活电压逐渐减小(P<0.05),分别为45.68±1.26、46.81±0.78、48.64±0.81、51.96±1.02、58.31±1.35(mV,n=10)。以上结果表明,随着鼠龄的增加,IA和IK电流密度逐渐增加,电压门控性K+通道半数激活、失活电压降低,尤其是出生后1周至2周变化明显,上述变化与海马神经元的逐渐发育成熟及其功能的完善有关。

基于网络药理学和实验验证探究胆南星对癫痫的作用机制

本研究采用网络药理学方法和膜片钳技术探究胆南星(Arisaema cum Bile)对癫痫(epilepsy)的作用机制。采用TCMSP数据库和文献挖掘获得胆南星的成分及靶点,通过GeneCards和OMIM数据库检索癫痫疾病靶点。应用STRING、DAVID在线平台进行蛋白互作(protein-protein interaction)、KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)信号通路和GO (Gene Ontology)基因功能富集分析。利用Cytoscape 3.7.2软件构建“中药-成分-靶点-通路-疾病”拓扑分析网络。动物实验已获得河北医科大学实验动物福利伦理委员会批准。网络药理学结果发现鹅去氧胆酸(chenodeoxycholic acid, CDCA)、去氧胆酸(deoxycholic acid)和β-谷甾醇(β-sitosterol)等9个有效成分,及其相应的5-羟色胺转运体(5-hydroxytryptamine transporter)、GABA_(A)受体α2亚型(gamma-aminobutyric acid receptor type A subunit alpha2)和乙酰胆碱受体α-7亚型(neuronal acetylcholine receptor subunit alpha-7)等22个关键靶点。信号通路和基因功能富集分析结果涉及5-羟色胺能突触(serotonergic synapse)、GABA能突触(GABAergic synapse)和离子跨膜转运(ion transmembrane transport)等神经元兴奋性调节相关的通路。脑片电生理实验结果证明, β-谷甾醇和CDCA可抑制小鼠海马CA1锥体神经元动作电位(action potential),影响动作电位的基强度(rheobase)、发放延迟(delay)和去极化时程(depolarization duration),联合应用的抑制作用更加显著。本研究从网络药理学的角度结合电生理实验初步探讨了胆南星治疗癫痫的多成分、多靶点和多途径机制,为胆南星的进一步研究提供了思路。