抑制性神經元在大腦皮層慢波振盪中的功能作用

《抑制性神經元在大腦皮層慢波振盪中的功能作用》是依託浙江大學，由徐晗擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：抑制性神經元在大腦皮層慢波振盪中的功能作用
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：徐晗
• 項目類別：面上項目

項目摘要

慢波振盪是動物慢波睡眠時腦電波最重要的特徵並且與記憶鞏固密切相關。慢波振盪起源於大腦皮層並且依賴興奮性神經元和抑制性中間神經元相互連線而形成的神經網路。然而，慢波振盪的抑制性環路機制並不清楚。本項目將從抑制性神經元的新角度研究慢波振盪的神經機制。我們將利用轉基因小鼠，結合離體和在體電生理記錄技術，以及光遺傳學技術，系統地研究主要類型抑制性神經元在慢波振盪中的活動規律，以及它們活動水平的改變對慢波振盪的直接影響，從而明確特定類型抑制性神經元在慢波振盪中的具體功能作用。鑒於患有神經精神疾病如精神分裂症、痴呆症等的病人常常伴有異常皮層慢波振盪活動，我們的研究結果不僅有助於理解大腦皮層慢波振盪形成的神經環路機制，對於揭示一些神經精神疾病的發病機理也具有重要意義。

結題摘要

慢波振盪是動物慢波睡眠時腦電中最為顯著的一種大幅度、低頻率振盪活動。慢波振盪在記憶鞏固中具有重要作用。此外，患有神經精神疾病如精神分裂症、痴呆症等的病人常常伴有異常皮層慢波振盪活動。因此，闡明大腦皮層慢波振盪的神經機制不僅有助於理解大腦皮層複雜功能形成的環路基礎，對於揭示一些神經精神疾病的發病機理也具有重要意義。慢波振盪起源於大腦皮層並且依賴興奮性神經元和抑制性中間神經元相互連線而形成的神經網路。然而，慢波振盪形成的具體環路機制並不清楚，尤其是不同類型抑制性神經元在大腦皮層慢波振盪中的確切作用完全不清楚。此外，慢波振盪的上狀態攜帶高頻振盪成份，由抑制性神經元介導的突觸抑制在高頻振盪的產生中具有重要作用。然後，不同類型抑制性神經元在高頻振盪發生中的具體作用卻有待研究。 本項目中，我們系統研究了大腦皮層中數量最多的兩大類抑制性神經元，即PV神經元和SOM神經元，在慢波振盪以及慢波振盪上狀態高頻振盪尤其是伽瑪振盪中的功能作用。首先，我們利用抑制性神經元類型特異的轉基因小鼠，結合在體電生理記錄和光遺傳學技術，我們精確記錄了PV神經元和SOM神經元在慢波振盪中的活動規律。在此基礎上，我們採用藥理遺傳學的方法分別特異性失活PV神經元和SOM神經元，從而研究它們活動水平的改變對慢波振盪以及慢波振盪上狀態伽瑪振盪特性的直接影響。我們發現前額葉皮層PV神經元和SOM神經元在慢波振盪的上狀態均能被激活，但其失活對慢波振盪特性的影響卻不同。此外，在慢波振盪的上狀態，PV神經元和SOM神經元對高頻伽瑪振盪的貢獻也有存在差異。這些實驗結果提示雖然PV神經元和SOM神經元都是伽瑪氨基丁酸能抑制性神經元，但是它們在大腦皮層高頻和低頻電振盪活動中的作用均不一樣。這些研究結果不僅對於認識大腦皮層抑制性神經元的功能多樣性具有重要意義，對於理解大腦皮層低頻和高頻電振盪活動的產生機理，以及腦電波異常相關的神經精神疾病的治療也有指導意義。