胡须信息在大鼠双侧初级体感皮层间的传递路径.pdf

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1、PII]I!一wvcw．pibb．ac．cn胡须信息在大鼠双侧初级体感皮层间的传递路径王志杰l12)高欣1I2)李兵)吴建永()中国科学院生物物理研究所，脑与认知科学国家重点实验室，北京100101；2)中国科学院研究生院，北京100049DepartmentofPhysiologyandBiophysics，GeorgetownUniversityMedicalCenteGWashington，DC20057，USA)摘要大鼠的初级体感皮层(primarysomatosensorycodex，SI)虽然只接受来自对侧胡须的上行输入，但

2、仍可以被同侧胡须刺激所激活．解剖学研究发现，在两侧SI皮层之间有两条传递胡须信息胼胝体通路：一条是类颗粒区(perigranularzone，PGZ)通路；另一条是异颗粒区(dysgranularzone，DZ)通路．然而，哪一条通路在传递胡须刺激信息的过程中起主要作用还不清楚．本研究使用电压敏感染料(voltage—sensitivedye，VSD)成像技术来观察胡须刺激时整个SI的神经元群体活动的空间分布和时间特性．实验发现，对侧胡须刺激首先激活barrel(颗粒区，granularzone，GZ)，然后以兴奋波的形式传播到胡须感觉

3、区(sub—barrelfieldcodex，BFC)外侧的DZ．而与首先激活BFC的对侧胡须刺激不同，同侧胡须刺激首先激活SI的DZ．所激发的皮层兴奋以波的形式传播并扩散至BFC．失活另一侧皮层可以抑制这种同侧反应．电刺激另一侧半球皮层与刺激同侧胡须类似，也首先激活成像侧DZ．我们的实验结果显示，胡须刺激激活对侧SI，在经过胼胝体传导后，另一侧半球的DZ(N~IJ于被刺激的胡须)被激活．连接双侧皮层DZ区的胼胝体连接在SI对同侧胡须刺激的反应中起了主导作用．关键词电压敏感染料成像，同侧胡须刺激，体感皮层，皮层抑制，皮层电刺激学科分类号

4、Q426，R338．2+5，R339．11DOI：10．3724／SP．J．1206．2012．00103大鼠的胡须一体感表征系统是在皮层下完全隙)l4J．根据这个分类，已有的解剖学研究结果显示交叉的_1l，即同侧的初级体感皮层(primary存在两条连接双侧半球SI的通路：a．一条通路somatosensorycortex，SI)不直接接受上行的同侧从皮层的barel(即GZ)出发，投射至周围的PGZ，胡须感觉信号．然而，已有的电生理研究结果提示PGZ的活动接着通过胼胝体连接被传至对侧相应SI也可以被同侧的胡须刺激所激活】．当对侧的位

5、置的PGZrs明(图1b中的虚线粗黑箭头)，在后文SI被抑制时，同侧的胡须刺激不会再激活SI【，中，这条通路被称为PGZ通路；b．第二条通路也说明SI通过胼胝体接受同侧胡须信号．然而，由从barel产生，传导至PGZ区然后继续传导至于空间分辨率的限制，这些电生理研究只提供了很BFC之外的DZ区，接着DZ区把这种神经活动通有限的关于这种SI被同侧胡须刺激激活所产生反过胼胝体传导至另一侧半球的DZ区f图1b中的实应的信息．我们对于所激发皮层活动的起始位置和线粗黑箭头)，对侧的DZ区继续把神经活动传导在皮层间的传播特性等信息还知之甚少．至相邻

6、的BFC[4,u，在后文中，这条通路被称为已知存在着大量的胼胝体神经元连接双侧DZ通路．这两条不同的胼胝体通路可能在双侧SI．根据以往的研究，大鼠的SI可以根据细胞的形态分成3种区域：颗粒区GZ(granularzone，国家重点基础研究发展计划(973)(2005cB7243叭)，国家高技术研图la中的深灰色斑点)，又称为barrel，其接收来究发展计划(863)(2007AA02Z313)，国家自然科学基金(90408020)和自腹后内侧核(ventralposteromedialnucleus)的输入；中国科学院知识创新I~(KS

7、CX1．Yw—R．32)资助项目．吴建永受美国国立卫生研究院(MH)基金R01．NS059034资助．类颗粒区PGZ，位于各barrel之间的空隙f图1a中通讯联系人．深灰色barrel之问的细纹间隙)；异颗粒区DZ，位Tel：010-64889883，E-mail：wangzhijieggg@163．corn于BFC的外侧(图1a中在BFC的喙端的条纹状问收稿日期：2012．02．28，接受日期：2012—03—30王志杰．等：胡须信息在大鼠双侧初级体感皮层间的传递路径·337·滴加溶于ACSF溶液的VSD溶液(RH1838，1g／L

8、)电流以保持刺激位点的电荷平衡．刺激电极的位置于小井内．为了减少脑脊液对皮层VSD染色的影是根据颅骨的图谱位置测量所得，从而保证电极在响(脑脊液的持续渗出会冲淡皮层表面VSD的浓BFC区．电极在皮层的深度约