自然刺激下视皮层感受野的可塑性

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1、密级：中阉斜孥于宪砑窥生跪博士学位论文2012年10月ModificationofVisualCorticalReceptiveFieldInducedbyNaturalStimuliYingjieZhuADissertationSubmittedtoGraduateUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofNeurobiologyInstituteofNeuroscien

2、ceShanghaiInstitutesforBiologicalSciencesChineseAcademyofSciencesOctober,2012谨以此文献给我的父母及我的妻子中科院上海生命科学研究院研究生学位论文声明本人郑重声明：1)所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容或属合作研究共同完成的工作外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。2)所呈交的学位论文，实验结果均

3、由相应的实验数据分析得出，实验数据真实可靠。该声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：第关杰、1日期：矽，o年／汐月衫日本人完全了解并同意遵守中科院上海生命科学研究院有关保留、使用学位论文的规定，即：生科院有权保留送交论文的复印件和电子文件，并提供论文的目录检索及借阅、查阅：生科院可以公布论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存和汇编本学位论文。保密的论文在解密后遵守此规定。作者签名：触导师签名：越渔鹭日期：丝!至二翌二乡摘要视觉经验能够对

4、皮层神经环路进行功能性的修饰。人工合成图像诱导的视皮层可塑性已经有广泛研究，但是，在自然图像刺激下，可塑性是如何发生的，目前知之甚少。我们使用自然电影图像作为条件刺激，在大鼠初级视皮层(vl区)进行在体膜片钳记录来研究这个问题。观察到，在若干分钟的自然电影反复刺激后，视皮层细胞感受野与电影中使细胞去极化的图像的相似度提高。这个效应在电影刺激停止后能持续若干分钟。使用时序打乱或空间白化的电影图像作为条件刺激，感受野不发生明显变化，说明自然电影图像的时间和空间相关性对于诱导感受野修饰都重要。自然电影诱导的感受野修饰依赖于

5、NMDA受体的激活。伴随着感受野空间结构的变化，在电影图像反复刺激的过程中，神经元对偏好图像的发放率选择性地增加。进一步的建模分析指出，Hebbian突触学习律能够解释自然刺激下的感受野修饰。综上所述，自然电影刺激能够引起快速并且特异的感受野修饰，这种修饰可由Hebbian突触可塑性介导，并且有助于改善神经元对自然刺激的选择性。关键词：自然刺激，感受野可塑性，NMDA受体，初级视皮层，时空相关性Visualexperiencecancausefunctionalmodificationintheadultvisual

6、cortex；however,howcorticalreceptivefields(RFs)aredynamicallymodifiedbynaturalscenestimulationremainsunclear．Here，usinginvivopatch—clamprecordingsfromneuronsintheratprimaryvisualcortex(V1)，weshowedthatminutesofconditioningwithnaturalmoviescouldincreasethesimilar

7、itybetweencorticalRFstructureandthesubsetofmovieimagesthatdepolarizedthecell．Thiseffectlastedforafewminutesintheabsenceoffurthermoviestimulation．Manipulatingthestatisticsofthemoviesbytemporalshufflingorspatialwhiteningshowedthatthespatiotemporalcorrelationofthe

8、moviewasimportantininducingtheRFmodification．Furthermore，themovie-inducedRFmodificationrequiredtheactivationofN·methyl-D—aspartate(NMDA)receptors．Furthermodelinganalysisshow