小鼠中脑下丘神经元对单、双耳听觉信息突触反应的多样性研究

目的研究小鼠中脑下丘单个神经元对单耳对侧、同侧声刺激的突触反应及双侧同时刺激的整合反应,探索其潜在的神经生理学基础与神经环路。方法52只正常C57小鼠,采用声刺激系统记录下丘单个神经元对单耳对侧、单耳同侧声刺激的频率-幅度反应域(frequency-amplitude response areas,FARA),获得神经元的特征频率(characteristic frequency,CF)和最低阈值(minimum threshold,MT)。采用活体全细胞膜片钳技术,在最适声刺激条件下(即声音参数为CF与MT),记录下丘同一个神经元分别对单耳对侧、单耳同侧声刺激的突触反应,以及双侧声音同时刺激时的突触整合反应,对记录到的突触反应及整合反应进行分类分析。结果共记录到146个下丘神经元,CF-对侧与CF-同侧分别为14.9±4.8、14.7±5.0 kHz,两者成直线相关且相关系数为1.0258;MT-对侧为19.3±19.3 dB,显著低于MT-同侧(45.1±18.6 dB),差异有统计学意义(P<0.001)。根据神经元对单耳刺激的反应是兴奋(excitation,E)、无反应(no response,O)还是抑制(inhibition,I),可将这146个神经元分成7种不同类型,即EE、EO、EI、II、IO、IE和CM(complex-mode,CM)双耳神经元,分别占66.4%(97/146)、15.8%(23/146)、4.1%(6/146)、6.8%(10/146)、1.4%(2/146)、1.4%(2/146)和4.1%(6/146)。根据双耳整合特性,EE神经元可分成抑制EE/I、易化EE/F和无整合EE/N三种类型,分别占38.1%(37/97)、20.6%(20/97)和41.2%(40/97)。EO和II神经元对双耳信息的整合反应可出现抑制和无整合两种,EI神经元仅表现出抑制的整合反应,而IO和IE神经元则呈双耳无整合效应。结论EE、EO、EI、II、IO、IE和CM这7种不同类型的下丘双耳神经元各自具有不同的双侧突触结构和神经环路。

双耳声刺激对小鼠中脑下丘神经元兴奋性突触后电位的影响

目的探讨双侧声刺激对小鼠下丘单个神经元兴奋性的影响及其潜在的神经回路。方法给予对侧和同侧声刺激,记录左侧下丘单个神经元特征频率(CF)和最低阈值(MT)。对侧刺激即为右侧单耳声刺激,同侧即为左侧单耳声刺激。设置声刺激频率为CF-对侧,声音幅度为MT-对侧以上10 dB或20 dB,活体全细胞膜片钳技术记录小鼠下丘单个神经元分别对同侧耳、对侧耳声刺激的单侧反应、以及双侧声音同时刺激下的整合反应,比较兴奋性突触后电位(EPSP)的变化。结果共记录到95个双耳兴奋性神经元,在双耳声刺激下可产生抑制、易化和无整合3种不同效应,其比例分别为37.9%(36/95)、21.1%(20/95)和41.0%(39/95)。在抑制组中,单耳对侧-EPSP和双侧-EPSP波幅分别为(12.37±7.3)mV和(6.54±5.1)mV,差异有统计学意义(P<0.05);与对侧-EPSP比较,双侧-EPSP波幅降低21.4%~89.8%,平均降低49.1%。在易化组中,单耳对侧-EPSP和双侧-EPSP波幅分别为(7.32±4.3)mV和(11.77±6.3)mV,差异有统计学意义(P<0.05);与对侧-EPSP比较,双侧-EPSP波幅增高20.8%~179%,平均增高56.8%。在无整合组中,对侧-EPSP与双侧-EPSP的波幅差异无统计学意义(P>0.05)。结论双耳整合可能发生在上橄榄核复合体,双侧下丘间的相互作用可能参与了下丘神经元双耳特性的形成。