發(fā)布時間：2017-06-11 05:07

  本文關鍵詞：利用光遺傳學解析小鼠內(nèi)側前額葉皮質相關獎賞環(huán)路，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：背景及目的:前額葉皮質(prefrontal cortex,PFC)的功能與大腦許多高級功能密切相關,如認知,決策,動機,情感,記憶,社會功能的調(diào)節(jié)等,心理學中通常將前額葉皮質的功能與人格緊密聯(lián)系,某種意義上說,前額葉皮質的功能是人之所以區(qū)分與其他動物的關鍵所在。解剖上,前額葉皮質與大腦其他腦區(qū)廣泛密切聯(lián)系,包括皮層、皮層下以及腦干等許多區(qū)域,形成復雜的神經(jīng)環(huán)路,發(fā)揮相應的神經(jīng)功能。前額葉皮質功能異常與許多精神神經(jīng)疾病相關,如藥物成癮,精神分裂,抑郁癥等。以往的研究,特別是顱內(nèi)電刺激研究,發(fā)現(xiàn)電刺激前額葉皮質的某些區(qū)域具有獎賞效應,提示前額葉皮質參與構成獎賞環(huán)路,但是鑒于電刺激本身的技術局限性,無法確定前額葉皮質是如何影響具體的獎賞過程的,是通過興奮前額葉皮質神經(jīng)元起作用?或是抑制相應神經(jīng)元?其具體的獎賞環(huán)路是如何的?最近的臨床研究表明,前額葉皮質與情感動機密切相關,前額葉皮質功能異常與抑郁癥密切相關,腦深部電刺激(deep brain stimulation,DBS)前額葉皮質的特定區(qū)域(Cg 25區(qū))“糾正”PFC的異�；顒�,對難治性抑郁癥具有良好的治療效果,但其具體的作用機制不清。光遺傳學技術是近年來發(fā)明的神經(jīng)科學領域最前沿的實驗技術之一,可以實現(xiàn)選擇性的興奮或抑制特定的神經(jīng)元,而不直接影響周圍的其他神經(jīng)元及過路纖維,具有極高的時間和空間分辨率,是解析介導特定行為的具體神經(jīng)環(huán)路的強有力工具。本研究主要利用光遺傳學技術解析前額葉皮質相關的獎賞環(huán)路,以期對前額葉皮質的功能更進一步的理解,有助于臨床治療前額葉皮質功能異常相關的神經(jīng)精神疾病,特別是藥物成癮和抑郁癥。方法:本研究主要利用光遺傳學技術,小鼠在體多通道胞外電信號記錄,自由活動小鼠在體FSCV法多巴胺檢測技術結合經(jīng)典的獎賞動物行為學研究方法(自身按桿實驗),采用4種帶有Cre重組酶標記的轉基因小鼠,結合Cre重組酶依賴的病毒載體表達光敏感蛋白策略,實現(xiàn)選擇性調(diào)控特異類型神經(jīng)元。實驗分為四部分,分別探討前額葉皮質在獎賞中的作用,其不同類型神經(jīng)元在獎賞過程中扮演的角色,前額葉相關獎賞環(huán)路的具體構成以及在獎賞中具有重要作用的神經(jīng)遞質多巴胺在前額葉相關獎賞過程中的作用。結果:實驗一(1)興奮位于m PFC(DP,Pr L,MO)及DTT和VTT神經(jīng)元,小鼠可以迅速學會自身按桿以獲得顱內(nèi)激光刺激興奮神經(jīng)元,激光關閉后,小鼠自身按桿行為顯著減少,重新開啟激光后,自身按桿次數(shù)恢復甚至超過之前最高水平,提示激活m PFC及DTT和VTT神經(jīng)元具有獎賞作用。(2)興奮位于m PFC上方(cg1/M2)以及外側區(qū)域(VO/LO)神經(jīng)元,小鼠無法學會自身按桿,提示興奮這些腦區(qū)的神經(jīng)元不具有獎賞作用。(3)互換按桿的激光匹配后,小鼠可迅速學會自身按桿,提示小鼠的自身按桿行為是與興奮特定神經(jīng)元相關。(4)不同激光刺激頻率的獎賞作用各異,50 Hz和25 Hz對自身按桿作用均顯著強于12.5 Hz和6.25 Hz(p0.0001)。(5)在體多通道胞外單細胞記錄顯示,激光刺激強度強度0.1--10 m W,頻率在6.25 Hz,12.5 Hz,25 Hz和50 Hz均能引起神經(jīng)元放電,神經(jīng)元的放電活動與激光刺激時間序列一一對應,神經(jīng)元的放電頻率與激光刺激的頻率一致。實驗二(1)興奮位于m PFC的v Glut1陽性神經(jīng)元支持自身按桿行為,30 min按桿次數(shù)可達501.83±359.27,具有較強獎賞作用。(2)興奮位于m PFC(DP)的v Glut2陽性神經(jīng)元支持自身按桿行為,30 min按桿次數(shù)為198.25±117.99,顯著低于興奮v Glut1陽性神經(jīng)元,具有一定程度的獎賞作用。(3)興奮位于m PFC的v GAT陽性神經(jīng)元需較強的激光刺激(25 Hz,72 pulses)才能支持較弱的自身按桿行為。(4)CPP結果顯示,興奮v GAT陽性神經(jīng)元具有獎賞作用。實驗三(1)興奮m PFC向紋狀體(m CP,Ac Sh)的投射支持自身按桿行為,提示激活該神經(jīng)通路具有獎賞作用。(2)興奮m PFC通過內(nèi)囊(ic)的投射支持自身按桿行為,提示該神經(jīng)通路具有獎賞作用。(3)興奮m PFC向丘腦(VM、MD)下丘腦(LHA)的投射支持自身按桿行為,提示該神經(jīng)通路具有獎賞作用。(4)局部(m CP)藥理學阻斷可以顯著降低由興奮m PFC--m CP投射引起的自身按桿行為,提示m CP神經(jīng)元直接參與獎賞作用,是獎賞環(huán)路中的重要結點。實驗四(1)劑量足以阻斷VTA多巴胺能神經(jīng)元獎賞作用的多巴胺D1受體和D2受體阻斷劑,對興奮m PFC產(chǎn)生的獎賞作用無顯著影響,提示m PFC的獎賞效應是不依賴于多巴胺的。(2)成功實現(xiàn)了在清醒自由活動小鼠利用FSCV法實時檢測紋狀體多巴胺濃度。(3)FSCV法檢測DA濃度顯示,電刺激mfb可顯著增高紋狀體DA濃度,而光遺傳學刺激表達Ch R2的m PFC神經(jīng)元對紋狀體DA濃度無顯著影響,提示光遺傳學激活m PFC神經(jīng)元并不引起紋狀體DA釋放。結論:(1)首次利用光遺傳學技術發(fā)現(xiàn)直接激活小鼠內(nèi)側前額葉皮質神經(jīng)元具有很強的獎賞作用,并明確了最佳的光遺傳學刺激參數(shù)。(2)m PFC的獎賞作用主要由興奮性神經(jīng)元v Glut1陽性神經(jīng)元介導,v Glut2陽性神經(jīng)元也起到部分作用,而激活抑制性神經(jīng)元v GAT陽性神經(jīng)元的總效應為獎賞效應,并非厭惡效應。(3)利用光遺傳學技術在神經(jīng)環(huán)路研究中的優(yōu)勢,首次發(fā)現(xiàn)m PFC---m CP和m PFC---ic兩條通路在獎賞中具有重要作用,其獎賞作用程度不亞于經(jīng)典的m PFC---Ac Sh通路。(4)首次利用光遺傳學技術結合清醒自由活動小鼠FSCV法研究多巴胺在m PFC介導的獎賞效應中的作用,發(fā)現(xiàn)m PFC介導的獎賞作用不依賴于腦內(nèi)多巴胺的釋放,光遺傳學刺激m PFC不引起紋狀體多巴胺的釋放增多,對目前以多巴胺為核心的獎賞理論形成良好的補充。
【關鍵詞】：光遺傳學 內(nèi)側前額葉皮質 獎賞環(huán)路 多巴胺 動機 自身按桿 快速掃描循環(huán)伏安法
【學位授予單位】：第四軍醫(yī)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R338
【目錄】：

• 縮略語表7-11
• 中文摘要11-15
• 英文摘要15-20
• 前言20-21
• 文獻回顧21-50
• 1 光遺傳學21-42
• 1.1 發(fā)展簡史21-23
• 1.2 基本原理23-24
• 1.3 光遺傳學工具24-30
• 1.4 導入神經(jīng)系統(tǒng)30-31
• 1.5 轉基因動物31
• 1.6 皮層特異性表達31-32
• 1.7 靶向調(diào)控神經(jīng)環(huán)路32
• 1.8 光刺激與讀出設備32-33
• 1.9 模式動物33-36
• 1.10 在精神類疾病研究中的應用36-42
• 2 前額葉皮質42-45
• 2.1 解剖結構43
• 2.2 纖維聯(lián)系43-44
• 2.3 主要功能44-45
• 2.4 臨床意義45
• 3 獎賞環(huán)路45-50
• 3.1 顱內(nèi)電刺激45-46
• 3.2 多巴胺的作用及假說46-50
• 實驗一 前額葉皮質及周圍腦區(qū)在獎賞中的作用50-70
• 前言50
• 1 材料50-51
• 1.1 實驗動物50
• 1.2 主要試劑50-51
• 1.3 主要器材51
• 2 方法51-55
• 2.1 動物分組51
• 2.2 立體定向手術51-52
• 2.3 自身按桿行為學實驗52-53
• 2.4 激光參數(shù)53
• 2.5 互換按桿實驗53
• 2.6 不同光刺激頻率實驗53
• 2.7 固定比率自身按桿實驗53
• 2.8 多通道光電極記錄實驗53-54
• 2.9 組織學54
• 2.10 統(tǒng)計學處理54-55
• 3 結果55-64
• 3.1 興奮內(nèi)側前額葉皮質及周圍腦區(qū)對小鼠自身按桿的影響55-57
• 3.2 按桿互換實驗57-58
• 3.3 不同激光刺激頻率對自身按桿行為的影響58-60
• 3.4 固定比率自身按桿試驗60-61
• 3.5 在體多通道記錄61-62
• 3.6 組織學結果62-64
• 4 討論64-69
• 4.1 趨近動機(approach motivation)、獎賞(reward)和強化(reinforcement)65-66
• 4.2 內(nèi)側前額葉皮質在獎賞中的作用66-67
• 4.3 光遺傳學研究中刺激參數(shù)的選擇67-69
• 5 小結69-70
• 實驗二 內(nèi)側前額葉皮質不同類型神經(jīng)元在獎賞中的作用70-81
• 前言70
• 1 材料70-71
• 1.1 實驗動物70-71
• 1.2 主要試劑71
• 1.3 主要器材71
• 2 方法71-73
• 2.1 動物分組71-72
• 2.2 立體定向手術72
• 2.3 自身按桿行為學實驗72
• 2.4 操作性位置偏愛實驗72-73
• 2.5 激光參數(shù)73
• 2.6 組織學73
• 2.7 統(tǒng)計學處理73
• 3 結果73-78
• 3.1 v Glut1陽性神經(jīng)元興奮對自身按桿的影響73-74
• 3.2 v Glut2陽性神經(jīng)元興奮對自身按桿的影響74-75
• 3.3 v GAT陽性神經(jīng)元興奮對自身按桿的影響75-76
• 3.4 v GAT陽性神經(jīng)元興奮對位置偏愛的影響76-77
• 3.5 增加刺激強度興奮v GAT陽性神經(jīng)元對自身按桿的影響77
• 3.6 組織學結果77-78
• 4 討論78-80
• 小結80-81
• 實驗三 內(nèi)側前額葉皮質不同投射區(qū)在獎賞中的作用81-91
• 前言81
• 1 材料81-82
• 1.1 實驗動物81
• 1.2 主要試劑81
• 1.3 主要器材81-82
• 2 方法82-84
• 2.1 動物分組82
• 2.2 立體定向手術82-83
• 2.3 自身按桿行為學實驗83
• 2.4 激光參數(shù)83
• 2.5 局部藥理學阻斷實驗83-84
• 2.6 組織學84
• 2.7 統(tǒng)計學處理84
• 3 結果84-88
• 3.1 興奮m PFC向紋狀體(m CP，Ac Sh)投射對自身按桿的影響84-85
• 3.2 興奮m PFC在內(nèi)囊前肢的投射對自身按桿的影響85-86
• 3.3 興奮m PFC向丘腦及下丘腦的投射對自身按桿的影響86-87
• 3.4 m CP局部藥理學阻斷對興奮m PFC--m CP投射自身按桿的影響87-88
• 3.5 組織學結果88
• 4 討論88-90
• 小結90-91
• 實驗四 多巴胺在內(nèi)側前額葉皮質相關獎賞環(huán)路中的作用91-101
• 前言91
• 1 材料91-92
• 1.1 實驗動物91
• 1.2 主要試劑91
• 1.3 主要器材91-92
• 2 方法92-95
• 2.1 動物分組92
• 2.2 立體定向手術92-93
• 2.3 自身按桿行為學訓練93
• 2.4 全身多巴胺受體阻斷實驗93-94
• 2.5 FSCV電極制作94
• 2.6 FSCV法在自由活動小鼠測DA濃度94
• 2.7 組織學94
• 2.8 統(tǒng)計學處理94-95
• 3 結果95-97
• 3.1 全身阻斷多巴胺對m PFC組和VTA組小鼠自身按桿的影響95-96
• 3.2 FSCV法測DA濃度96-97
• 4 討論97-100
• 小結100-101
• 參考文獻101-117
• 個人簡歷和研究成果117-119
• 致謝119-120

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王一牛,羅躍嘉;前額葉皮質損傷患者的情緒異常[J];心理科學進展;2004年02期

2 徐光青;蘭月;趙江莉;陳正宏;黃東鋒;;持續(xù)短陣快速脈沖刺激前額葉皮質對視空間注意功能的調(diào)控機制[J];中國康復醫(yī)學雜志;2013年09期

3 楊帥;黃希庭;傅于玲;;內(nèi)側前額葉皮質——“自我”的神經(jīng)基礎[J];心理科學進展;2012年06期

4 張萱;STARRY;;活腦運動3步驟 讓你返腦還童![J];健康天地(美麗版);2007年06期

5 劉涵慧;安艷艷;李慧敏;魏珍;朱幸婷;李會杰;;風險框架情境下決策理性的老化研究[J];中國現(xiàn)代神經(jīng)疾病雜志;2014年03期

6 謝洪武;陳日新;徐放明;謝鵬;呂發(fā)金;羅天友;熊俊;宋云娥;;首發(fā)抑郁癥患者前額葉皮質氫質子磁共振波譜研究[J];中國神經(jīng)精神疾病雜志;2012年06期

7 喬昱婷;譚慶榮;王百忍;張瑞國;王懷海;陳云春;;慢性束縛應激對大鼠行為及前額葉皮質細胞外信號調(diào)節(jié)激酶磷酸化的影響[J];中華精神科雜志;2007年03期

8 杜寶國;張瑞嶺;李昌琪;劉恒興;;嗎啡依賴大鼠前額葉皮質單胺轉運體表達的時點變化[J];中國藥物濫用防治雜志;2008年01期

9 ;神經(jīng)生理學[J];國外科技資料目錄.醫(yī)藥衛(wèi)生;1999年06期

10 楊燁;張春燕;林海英;王斌;鄔麗莎;;嗎啡成癮大鼠的前額葉皮質蛋白質組的初步研究[J];瀘州醫(yī)學院學報;2011年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李寧;唐啟盛;侯秀娟;趙瑞珍;黃育玲;方芳;臧鳳超;;廣泛性焦慮大鼠前額葉皮質及海馬質子磁共振波譜的研究[A];國家中醫(yī)藥管理局腦病重點研究室建設研討會暨中風病科研成果推廣交流會論文匯編[C];2010年

2 宋月晗;李峰;劉曉蘭;劉洋;焦瑩;趙雪松;劉燕;關靜;張蓉;;大鼠嗎啡精神依賴時伏核和前額葉皮質中NR2A、NR2B表達的變化[A];全國第十一次中醫(yī)診斷學術年會論文集[C];2010年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 馮衛(wèi)東;早一點關注你淘氣的孩子[N];科技日報;2007年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 楊晨;利用光遺傳學解析小鼠內(nèi)側前額葉皮質相關獎賞環(huán)路[D];第四軍醫(yī)大學;2015年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉彥鋮;嗎啡依賴與獼猴前額葉皮質EEG活動相關性研究[D];昆明醫(yī)學院;2004年

2 張麗;心理應激誘發(fā)抑郁大鼠前額葉皮質DRD1-DRD5 DAT表達的mi-RNA調(diào)控機制[D];中南大學;2013年

  本文關鍵詞：利用光遺傳學解析小鼠內(nèi)側前額葉皮質相關獎賞環(huán)路，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：440821