海马ca1区位置细胞之环境因素影响

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1、海马CA1区位置细胞之环境因素影响引言一、海马与记忆海马位于大脑内侧颞叶，得名于其形状像海马，是大脑边缘系统的一部分。通常意义上的海马包括齿状回、CA1~CA3以及脑下托。在解剖学以及组织学上，海马的构造清晰明确，呈较为明显的层状排列，特别是在CA1及CA3的锥体层神经元胞体大量的聚集，形成一条明显的胞体带。信息由内嗅皮层进入海马，经由齿状回流入CA3到CA1再到脑下托，总体上是单向流动的过程。尽管现在人们都认同海马在学习与记忆中所起到的重要作用，但是关于海马在这其中所扮演的具体角色还有很多争论。目前

2、主要有两种最有影响的观点，一种认为海马的作用是产生认知地图（cognitivemaps)[1]，另一种认为海马的主要作用是介导情景记忆（episodicmemory)[2]。在啮齿类动物的海马发现的位置细胞及其形成的稳定的空间位置放电以及海马受损引起空间学习障碍，这些都很好的支持认知地图的假说。而在人类以及动物所观察到的失忆症状及其与海马损伤之间的关系则更倾向于海马的主要作用是介导情景记忆。.二、位置细胞与位置野不仅仅是记忆，海马与空间信息的储存与处理也有密切的关系。1971年，O'Keefe

3、在海马CA1区发现对空间环境有特异性反应的神经元[3]，这类神经元的本底放电频率非常低，通常在一赫兹以下，但是在进入特定区域后，放电频率急剧升高，可达几十赫兹。这样一类对某一特定空间位置有特异性反应的神经元被称为位置细胞（placecell)，位置细胞放电增加时所处的环境区域称为该位置细胞的位置野(placefield)。进一步的研宄表明，海马的位置细胞在CA1和CA3区为锥体细胞，在齿状回为颗粒细胞。其中在CA1区域，在线性跑道中记录到的锥体神经元，有超过50%的表现出位置细胞的放电特征。在动物进入

4、全新环境一段时间后，海马位置细胞就可形成稳定的位置野放电，且位置细胞具有很好的稳定性，有文献报道，位置野最长可维持153天[4]。而当环境发生改变时，位置细胞的位置野则会发生变化，甚至消失。如将环境中的远处空间视觉线索改变位置，位置野也将随之发生相应的位置变化[1]。而在将环境中的远处空间视觉线索移除之后，有的位置野会随之消失，也有位置野维持不变[5]o在完全黑暗的环境中记录位置细胞的放电情况，发现也能形成稳定的位置野[6]。以上这些都表明位置野不仅仅是受环境中远处空间视觉线索的影响，其他环境因素包括

5、自身的感觉系统等都有可能对位置细胞产生影响。通常认为海马位置细胞的活动主要受三种剌激的影响：远处空间视觉线索；自身运动线索，如本体感觉，前庭线索等；还有其他感觉线索，如气味，声音等。所有这些刺激作用到一起对位置细胞产生影响，其中远处空间视觉线索和自身运动线索起主要作用[1]。如前所述，改变环境中的远处空间视觉线索的位置或是直接将其去掉，大鼠自身运动状态的改变（如速度的变化[7])，都会对位置野产生影响。材料与方法一、实验动物实验选用SPF级Long-Evans雄性大鼠，体重400-600g，5-7月龄

6、，由华东师范大学实验动物中心[SCXK(沪)2009-0065]自行繁育。实验开始后，每只大鼠独立饲养于一0.5mX0.8mX0.4m的Homecage内，维持12小时光暗周期，环境温度20±5°C，自由进食进水，并提供大鼠活动用的转轮等玩具，保证动物福利。为减少与人接触时的应激反应，手术前3-5天对大鼠进行预处理（handle),使其熟悉实验状况下与人的互动。手术后，大鼠休养3日，待其状态恢复正常后，控制饮水至日常量的40%，使其有足够的喝水欲望。二、实验材料第二章海马位置细胞

7、位置野变化规律分析......19一、实验结果......191.可跟踪神经元的筛选......192.近处空间视觉线索效应及远处空间视觉线索效应......192.1近处空间视觉线索效应......202.2远处空间视觉线索效应......202.3变化统计......213.变化......22二、讨论......22第三章文献综述......24一、海马位置细胞在不同环境中的性质......24二、海马位置细胞模型......241.局部视野模型......252.路径整合......263.联

8、合记忆模型......26三模位置编码模型......27第三章文献综述一、海马位置细胞在不同环塊中的性质因为位置细胞在放电频率和空间变化上表现出了明显的相关性，大量实验通过不同环境的操作来对位置细胞的反应进行研究。他们的性质如下：1.当远处的标记物移动时，感受野也相应地产生位移[26-28];2.类似地，当标记物被移除时，位置细胞仍然能表现出感受野[25-27，29];3.在黑夜当中，位置细胞能继续表现出完整的感受野[6,30];4.海马颗粒细胞核锥体