小剂量藜芦碱诱发大鼠脑海马CA1区锥体神经元异常放电癫痫脑片模型的特征

背景：阵发性去极化漂移是癫痫活动的脑神经元的细胞学特征，过去认为其产生与突触传递异常有关。近年来，阵发性去极化漂移的内因机制得到进一步关注和重视。目的：观察小剂量藜芦碱诱发大鼠脑海马CA1区锥体神经元产生癫痫样活动的特征，探讨其可能的离子机制。设计：探索性观察实验。单位：解放军第四军医大学的神经科学研究所。材料：实验于2002-10／2004-10在解放军第四军医大学神经科学研究所完成。选择出生后14d的健康SD大鼠40只，所需试剂购自天津市医药公司和Sigma公司。干预：大鼠经腹腔麻醉后取脑切片，通过0．5μmol／L藜芦碱诱发癫痫样活动。在6张脑片上诱发产生阵发性去极化飘移样放电后，灌流液中加入80nmol／L河豚毒素，在另外5张脑片上，用抗癫痫药物苯妥英（5μmol／L）替换河豚毒素，观察在不同药物作用下细胞电生理特性的变化。主要观察指标：①细胞放电模式。②电压钳模式下通过细胞，Ⅰ-Ⅴ反应计算河豚毒素敏感性持续性钠电流的大小。结果：小剂量藜芦碱细胞外灌流后，随着神经元膜的超极化，大鼠CA1区锥体细胞表现出固定模式的阵发性去极化漂移串样放电，这种电活动可被小剂量（80nmol／L）河豚毒素或（5μmol／L）苯妥英所阻断。电压钳模式下测量阈下河豚毒素敏感性钠电流，在膜电位-55，-60，-65mV范围内，癫痫放电神经元测值明显增大，表明小剂量藜芦碱可增强持续性钠电流，并具有电压依赖性。结论：小剂量藜芦碱可在大鼠脑海马CA1区锥体神经元上诱发出阵发性去极化漂移样癫痫活动。小剂量河豚毒素或苯妥英可阻断这种癫痫活动，其离子机制可能与持续性钠电流的增强有关。     

海马脑片锥体神经元钙离子通道动力学特性的盲法膜片钳研究

目的观察大鼠海马脑片盲法全细胞记录技术研究CA1区锥体神经元电压门控性Ca2+通道的动力学特征,为在海马脑片上进行神经科新药开发提供依据。方法选用出生20～30d的Wistar雄性大鼠20只,断头取脑,将海马切为厚400μm的薄片,解剖镜下选CA1区锥体神经元细胞线行盲法全细胞记录。结果大鼠海马脑片CA1区锥体神经元电压门控性Ca2+通道电流具有如下特点:①激活的阈电位偏低,为(-49±9)mV,范围为-65～-30mV(n=23)。②衰减时间常数τ值较大,且变化范围大(100～700ms)(n=12),并且衰减具有Ca2+电流幅值的依赖性。③稳态失活呈现电压依赖性,半失活电压为(-55±10)mV,斜率因子为(5.3±0.9)(n=10)。④当细胞外Ca2+浓度为2.5mmol/L时,Ca2+通道的反转电位为(55±13)mV(n=10)。⑤尾电流成分较为单一,不表现电压依赖性。另外,Ca2+电流对戊脉胺及双氢吡啶类化合物硝苯地平均不敏感。结论海马脑片CA1区锥体神经元上的Ca2+通道主要以N型为主。     

小鼠海马脑片和海马-内嗅皮层联合脑片癫痫样放电特性的比较研究

目的探索离体条件下无镁人工脑脊液（ ACSF ）诱导的成年小鼠海马脑片和海马-内嗅皮层联合脑片的不同癫痫样放电模式。方法分别制备两种脑片模型,使用无镁ACSF诱导脑片产生癫痫样放电,并用多电极阵列记录脑片不同区域神经元的放电情况。在两种脑片模型上诱导出稳定的癫痫样放电后,分析不同类型癫痫样放电模式的时空特性。结果无镁ACSF诱导海马脑片产生间期放电,间期放电频率为（11.6±2.4）次/min,平均放电持续时间为149.0～202.6 ms。无镁ACSF诱导海马-内嗅皮层联合脑片产生间期和发作期放电交替出现的模式,间期放电的频率为（12.9±3.3）次/min,平均放电持续时间为181.3～223.7 ms。发作期放电的频率为（0.26±0.07）次/min,平均放电持续时间为14.3～14.5 s。结论在海马-内嗅皮层联合脑片的网络水平研究癫痫问题,不仅能诱导产生稳定的间期放电,而且可以观察到发作期放电,因此海马-内嗅皮层联合脑片是一种研究癫痫的理想模型。     

马桑内酯对大鼠海马锥体神经元钙激活钾通道的影响

背景：神经细胞的电活动以细胞膜离子通道的活动为基础。神经元异常放电是癫痫的基本特征，其基础是细胞膜离子通道的激活与离子的跨膜运动，然而马桑内酯致病机制中是否存在钙激活钾通道的激活还不清楚。目的：以大鼠海马锥体神经元为靶细胞，了解马桑内酯在其致痫机制中对神经元钙激活钾通道的作用。设计：非随机对照实验。单位：四川大学华西医院神经内科和泸州医学院心肌电教研室。材料：实验于2000—05／12在四川省泸州医学院完成。选择出生24h之内Wistar乳鼠100只。方法：Wistar乳鼠在麻醉状态下和无菌条件下分离出海马组织，以培养第7～10天，生长良好、形态典型的锥体神经元进行膜片钳试验。将培养皿随机分成9组：①正常对照组，19皿，加入DMEM培养基，给以不同的钳制电压，以后加入四乙基胺。②10^-8，10^-7，10^-6 mol／L钙浓度组；加入含不同浓度钙离子的DMEM培养基，以后加入四乙基胺，每一浓度8皿，共24皿；马桑内酯0，0．25．0．5,1．0，2．0mL／L致痫组，加入不同浓度含马桑内酯的DMEM培养基．以后加入四乙基胺。每一浓度26皿，共130皿。运用膜片钳制技术贴附式和内面向外式方法记录神经元单通道电活动，并分析通道活动的开放概率、平均开放时间、平均关闭时间、电流幅值等。主要观察指标：①观察并记录正常，不同钳制电压、不同钙离子浓度对锥体神经元钙激活钾通道的激活作用和四乙基胺的影响。②观察并记录致痫剂马桑内酯对锥体神经元细胞膜钙激活钾通道的激活作用及四乙基胺的影响。结果：①在钳制电压为0mV时，锥体神经元钙激活钾通道有少量的随机开放，具有明显的电压依赖性，通道电导值为（122．79&;#177;21．68）pS，可被钾通道阻断剂四乙基胺所阻断。②在内面向外式膜片下，钙激活钾通道表现出钙离子的浓度依赖性。当钙浓度为10^-8，10^-7，10^-6 mol／L时，平均开放概率分别为0．022&;#177;0．006，0．040&;#177;0．007，0．142&;#177;0．049（P〈0．01）。③在细胞贴附式膜片下，浴液中游离钙离子浓度10^-8mol／L，膜电位在20mV时，发现马桑内酯能明显增加钙激活钾通道的开放概率。④与马桑内酯0ml／L比较，马桑内酯1．0ml／L能增加钙激活钾通道平均开放时间（1．867&;#177;0．210,6．900&;#177;0．120，P〈0．01），减少平均关闭时间（78．505&;#177;7．192，6．233&;#177;0．854，P〈0．01）。结论：在马桑内酯诱导的癫痫发病中，钙激活钾通道活化可能起重要的负反馈调节作用。     

海马脑片锥体神经元钙离子通道动力学特性的盲法膜片钳研究

目的 观察大鼠海马脑片盲法全细胞记录技术研究CA1区锥体神经元电压门控性Ca^2+通道的动力学特征，为在海马脑片上进行神经科新药开发提供依据。方法 选用出生20-30d的Wistar雄性大鼠20只，断头取脑，将海马切为厚400μm的薄片，解剖镜下选CA1区锥体神经元细胞线行盲法全细胞记录。结果 大鼠海马脑片CA1区锥体神经元电压门控性Ca^2+通道电流具有如下特点：①激活的阈电位偏低，为(-49&;#177;9)mV，范围为-65～-30mV(n=23)。②衰减时间常数τ值较大，且变化范围大(100-700ms)(n=12)，并且衰减具有Ca^2+电流幅值的依赖性。③稳态失活呈现电压依赖性，半失活电压为(-55&;#177;10)mV，斜率因子为(5．3&;#177;O．9)(n=10)。④当细胞外Ca^2+浓度为2．5mmol／L时，Ca^2+通道的反转电位为(55&;#177;13)mV(n=10)。⑤尾电流成分较为单一，不表现电压依赖性。另外，Ca^2+电流对戊脉胺及双氢吡啶娄化合物硝苯地平均不敏感。结论 海马脑片CA1区锥体神经元上的Ca^2+通道主要以N型为主．     

大鼠边缘叶癫痫发作前后局部脑血流变化与脑海马CA3区半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3的表达及神经元凋亡

目的：观察大鼠边缘叶癫痫发作前后局部脑血流变化，验证半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3在癫痫大鼠脑海马CA3区神经元中表达与其神经元凋亡的关系。方法：实验于2002-05／2003-10在教育部重点实验室复日．大学华山医院神经病学研究所完成。选取清洁级SD雄性大鼠60只，随机分为5组：分组情况：①正常对照组6只，杏仁核内注射0.5μL磷酸缓冲液，其余4组均完成造模过程，杏仁核内注射红藻氨酸0．5μg溶于0．5μL的磷酸缓冲液中，pH值调至7．4。②单纯癫痫组36只，根据处死大鼠的时问点分为0，2，4，8，24，72h6组，6只／组，癫痫发作1h后经股静脉注射安定终止发作。③实验给药组6只，脑室内注射半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3抑制剂z-DEVD-fmk。④实验对照组6只，脑室内注射磷酸缓冲液：⑤空白对照组6只，脑室和杏仁核内均注射磷酸缓冲液结果判定：①观察癫痫发作后双侧脑灌注率的变化，以癫痫发作前10mln的脑血流为基线，计算发作后占相应基线的百分率。②观察半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3抑制剂对癫痫发作同侧脑海马CA3区TUNEL阳性细胞(凋亡细胞)和存活神经元的影响。③观察癫痫发作同侧脑海马CA3区半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3细胞凋亡线粒体通路效应酶脑内的表达。结果：共60只大鼠进入结果分析。①单纯癫痫4h组癫痫发作前后局部脑血流无明显变化，双侧脑灌注率波动范围在10％以内。②脑室内注射半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3抑制剂可减少TUNEL阳性细胞，增加存活的神经元。③正常对照组半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3在脑神经元内构成性表达主要分布于神经元细胞核周围；单纯癫痫组癫痫发作终止24h时同侧脑海马CA3区半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3弥散于部分神经元的整个细胞，即免疫反应性增强。结论：①癫痫大鼠发作时脑灌注率波动较小，局部腩血流无明显变化，说明其神经元凋亡与脑缺血无关。②给予半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3抑制剂可明显减少大鼠癫痫侧脑海马CA3区神经元的凋亡，增加存活的神经元。提示半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3在介导癫痫大鼠神经元的凋亡中发挥了作用。     

全细胞记录急性分离海马锥体神经元电压门控通道电流

背景:海马是涉及学习、记忆的重要脑区,已有研究者描述了急性分离海马神经元的方法。但这些方法需要多种酶联合使用、分离过程复杂。目的:建立一种适用于膜片钳研究,简单、快速地分离海马神经元的方法。设计:动物实验观察。单位:西安交通大学医学院生理与病理生理学系。材料:实验于2004-03/10在西安交通大学医学院医学实验中心完成。实验动物选用出生10～15d的Sprague-Dawley大鼠,性别不限。方法:急性分离海马神经元;应用全细胞记录模式记录延迟整流钾电流以及电压门控钙电流。主要观察指标:观察急性分离海马神经元的形态;记录海马神经元延迟整流钾电流、电压门控钙电流。结果:①倒置显微镜观察急性分离的神经元具有光滑、透亮的表面,胞体呈锥体性,有一个较长的顶树突和几个基树突。②分离过程未破坏其电生理特性,钳制电压-90mV,给予时程200ms,阶跃10mV,由-70～ 20mV去极化脉冲刺激激活钙电流得到电压门控钙电流。钳制电压-80mV,给予-50mV时程50ms去极化预刺激失活瞬时外向钾电流,再给予时程200ms,阶跃10mV,由-60mV至 50mV去极化脉冲刺激激活钾电流,得到延迟整流钾电流。结论:本方法分离的神经元,适合应用膜片钳技术进行离子通道研究。     

大鼠脑海马CA1区神经元诱发放电过程中催产素与阿片受体的参与和调制作用

背景：中枢内催产素可作为一种神经递质或调质参与学习记忆、性行为、痛觉调节以及阿片耐受与依赖，海马内催产素能系统与阿片系统具有一定的相互作用。 目的：探讨侧脑室注射催产素对大鼠脑左背侧海马CA1区神经元诱发放电的影响以及催产素与阿片受体之间可能的相互作用。 设计：随机对照实验。 单位：广东医学院生理教研室，武汉大学医学院生理系，武汉大学医学院病理学教研究。 材料：实验于2002-09／2003-09在武汉大学医学院生理系完成，选用雄性SD大鼠36只。随机分为6组，生理盐水对照组、催产素处理组（0．2，2，20mg／L）、催产素受体拮抗剂＋催产素（2mg／L）组、纳洛酮＋催产素（2mg／L）组，每组6只。 方法：脑海马CA1区细胞外记录采用玻璃微电极记录：用微电极推进器将电极插入脑海马CA1区。神经元放电经微电极放大器放大后，显示在示波器上进行观察。记录到神经元放电后，经双极不锈钢电极每隔5min刺激坐骨神经1次，共刺激50min 10次。催产素O．2，2，20mg／L处理组通过侧脑室给药管匀速而缓慢注入催产素O．2，2，20mg／L5μL。催产素受体拮抗剂＋催产素（2mg／L）组：侧脑室预先注射80mg／L催产素受体拮抗剂2．5μL，然后再注射2mg／L催产素2．5μL。纳洛酮＋催产素（2mg／L）组：侧脑室预先注射400mg／L纳洛酮2．5μL，然后再注射2mg／L催产素2．5μL。以放电频率变化率为观察指标，检测不同剂量催产素对海马CA1区神经元诱发放电的影响及催产素受体拮抗剂、纳洛酮对催产素的作用。主要观察指标：各组大鼠刺激前后脑海马CA1区神经元诱发放电频率的变化率。 结果：36只大鼠均进入结果分析。①侧脑室分别注射0．2，2，20mg／L催产素5μL使海马CA1神经元诱发放电频率明显降低，剂量依赖关系明显。②催产素（2mg／L）对CA1神经元诱发放电的抑制作用可被侧脑室预先注射催产素受体拮抗剂（80mg／L，2．5μL）所阻断。③侧脑室注射纳洛酮（400mg／L，2．5μL）可明显减弱催产素（2mg／L）的作用。 结论：催产素通过激活催产素受体可抑制海马CA1神经元对外周传入电信号的反应，中枢内阿片系统也参与催产素的抑制作用，当用纳洛酮阻断阿片受体后，催产素的抑制作用明显减弱。     

大鼠边缘叶癫痫发作前后局部脑血流变化与脑海马CA3区半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3的表达及神经元凋亡

目的:观察大鼠边缘叶癫痫发作前后局部脑血流变化,验证半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3在癫痫大鼠脑海马CA3区神经元中表达与其神经元凋亡的关系。方法:实验于2002-05/2003-10在教育部重点实验室复旦大学华山医院神经病学研究所完成。选取清洁级SD雄性大鼠60只,随机分为5组。分组情况:①正常对照组6只,杏仁核内注射0.5μL磷酸缓冲液,其余4组均完成造模过程,杏仁核内注射红藻氨酸0.5μg溶于0.5μL的磷酸缓冲液中,pH值调至7.4。②单纯癫痫组36只,根据处死大鼠的时间点分为0,2,4,8,24,72h6组,6只/组,癫痫发作1h后经股静脉注射安定终止发作。③实验给药组6只,脑室内注射半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3抑制剂z-DEVD-fmk。④实验对照组6只,脑室内注射磷酸缓冲液。⑤空白对照组6只,脑室和杏仁核内均注射磷酸缓冲液。结果判定:①观察癫痫发作后双侧脑灌注率的变化,以癫痫发作前10min的脑血流为基线,计算发作后占相应基线的百分率。②观察半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3抑制剂对癫痫发作同侧脑海马CA3区TUNEL阳性细胞(凋亡细胞)和存活神经元的影响。③观察癫痫发作同侧脑海马CA3区半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3细胞凋亡线粒体通路效应酶脑内的表达。结果:共60只大鼠进入结果分析。①单纯癫痫4h组癫痫发作前后局部脑血流无明显变化,双侧脑     

大鼠脑海马CA1区神经元诱发放电过程中催产素与阿片受体的参与和调制作用

背景中枢内催产素可作为一种神经递质或调质参与学习记忆、性行为、痛觉调节以及阿片耐受与依赖,海马内催产素能系统与阿片系统具有一定的相互作用.目的探讨侧脑室注射催产素对大鼠脑左背侧海马CA1区神经元诱发放电的影响以及催产素与阿片受体之间可能的相互作用.设计随机对照实验.单位广东医学院生理教研室,武汉大学医学院生理系,武汉大学医学院病理学教研室.材料实验于2002-09/2003-09在武汉大学医学院生理系完成,选用雄性SD大鼠36只.随机分为6组,生理盐水对照组、催产素处理组(0.2,2,20 mg/L)、催产素受体拮抗剂+催产素(2 mg/L)组、纳洛酮+催产素(2 mg/L)组,每组6只.方法脑海马CA1区细胞外记录采用玻璃微电极记录用微电极推进器将电极插入脑海马CA1区.神经元放电经微电极放大器放大后,显示在示波器上进行观察.记录到神经元放电后,经双极不锈钢电极每隔5 min刺激坐骨神经1次,共刺激50min 10次.催产素0.2,2,20mg/L处理组通过侧脑室给药管匀速而缓慢注入催产素0.2,2,20 mg/L 5 μL.催产素受体拮抗剂+催产素(2 mg/L)组侧脑室预先注射80 mg/L催产素受体拮抗剂2.5μL,然后再注射2 mg/L催产素2.5μL.纳洛酮+催产素(2 mg/L)组侧脑室预先注射400 mg/L纳洛酮2.5μL,然后再注射2 mg/L催产素2.5μL.以放电频率变化率为观察指标,检测不同剂量催产素对海马CA1区神经元诱发放电的影响及催产素受体拮抗剂、纳洛酮对催产素的作用.主要观察指标各组大鼠刺激前后脑海马CA1区神经元诱发放电频率的变化率.结果36只大鼠均进入结果分析.①侧脑室分别注射0.2,2,20 mg/L催产素5 μL使海马CA1神经元诱发放电频率明显降低,剂量依赖关系明显.②催产素(2 mg/L)对CA1神经元诱发放电的抑制作用可被侧脑室预先注射催产素受体拮抗剂(80 mg/L,2.5μL)所阻断.③侧脑室注射纳洛酮(400 mg/L,2.5μL)可明显减弱催产素(2 mg/L)的作用.结论催产素通过激活催产素受体可抑制海马CA1神经元对外周传入电信号的反应,中枢内阿片系统也参与催产素的抑制作用,当用纳洛酮阻断阿片受体后,催产素的抑制作用明显减弱.     

Na(+)/K(+)-ATPase inhibition upregulates NMDA-evoked currents in rat hippocampal CA1 pyramidal neurons

Na(+)/K(+)-ATPase and N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor in hippocampus play very important roles in the regulation of learning and memory. Here, we showed that dihydroouabain (DHO, 10(-5)-10(-3) M), a Na(+)/K(+)-ATPase inhibitor, significantly potentiated NMDA current in rat hippocampal CA1 pyramidal neurons, which was blocked by PP2 (the selective Src tyrosine kinase inhibitor) and PD-98059 [the selective inhibitor of the mitogen-activated protein kinases (MAPK) cascade]. These findings reported here uncover that Src mediates the cross-talk between Na(+)/K(+)-ATPase and NMDA receptor to transduce the signals from Na(+)/K(+)-ATPase to the MAPK cascade and provide new insights into therapeutic target for deeper understanding of the nature of cognitive disorder.     

Regulation of GABAergic inputs to CA1 pyramidal neurons by nicotinic receptors and kynurenic acid

Impaired α7 nicotinic acetylcholine receptor (nAChR) function and GABAergic transmission in the hippocampus and elevated brain levels of kynurenic acid (KYNA), an astrocyte-derived metabolite of the kynurenine pathway, are key features of schizophrenia. KYNA acts as a noncompetitive antagonist with respect to agonists at both α7 nAChRs and N-methyl-D-aspartate receptors. Here, we tested the hypothesis that in hippocampal slices tonically active α7 nAChRs control GABAergic transmission to CA1 pyramidal neurons and are sensitive to inhibition by rising levels of KYNA. The α7 nAChR-selective antagonist α-bungarotoxin (α-BGT; 100 nM) and methyllycaconitine (MLA; 10 nM), an antagonist at α7 and other nAChRs, reduced by 51.3 ± 1.3 and 65.2 ± 1.5%, respectively, the frequency of GABAergic postsynaptic currents (PSCs) recorded from CA1 pyramidal neurons. MLA had no effect on miniature GABAergic PSCs. Thus, GABAergic synaptic activity in CA1 pyramidal neurons is maintained, in part, by tonically active α7 nAChRs located on the preterminal region of axons and/or the somatodendritic region of interneurons that synapse onto the neurons under study. L-Kynurenine (20 or 200 μM) or KYNA (20-200 μM) suppressed concentration-dependently the frequency of GABAergic PSCs; the inhibitory effect of 20 μM L-kynurenine had an onset time of approximately 35 min and could not be detected in the presence of 100 nM α-BGT. These results suggest that KYNA levels generated from 20 μM kynurenine inhibit tonically active α7 nAChR-dependent GABAergic transmission to the pyramidal neurons. Disruption of nAChR-dependent GABAergic transmission by mildly elevated levels of KYNA can be an important determinant of the cognitive deficits presented by patients with schizophrenia.     

大鼠海马CA3区内神经元和星形胶质细胞的空间形态

背景:星形胶质细胞能够积极参与脑内的神经活动,与神经元之间存在双向的空间信息联系.目的:观察大鼠海马CA3区神经元锥体细胞及其周围星形胶质细胞的分布,重塑两者之间的三维构象.设计:以实验动物为研究对象,随机对照的实验研究.单位:一所大学医院的神经外科、一所军医大学的神经科学研究所.材料:实验2001-10/2003-06在南方医科大学珠江医院神经外科和解放军第四军医大学全军神经科学研究所完成.出生30 d的SD雄性大鼠由解放军第四军医大学实验动物中心提供.方法:采用脑片膜片钳全细胞记录、细胞内荧光黄染色、免疫荧光和激光共聚焦显微镜相结合的技术.主要观察指标:主要观察神经元的放电类型及其周围星形胶质细胞的空间分布.结果:根据放电形式的不同主要把海马锥体细胞分为两类:位相型和非位相型放电神经元.激光共聚焦显微镜下单层光学图像和三维立体重建显示许多星形胶质细胞紧密围绕在细胞内荧光黄染色锥体细胞周围并形成紧密接触.两类神经元与星形胶质细胞形成接触的部位存在区别.非位相型放电神经元的树突和胞体周围都有许多星形胶质细胞形成接触的部位,而位相型放电神经元则仅位于树突.结论:不同特性海马神经元周围星形胶质细胞的空间分布可能存在差异.     

Comparison of 5-hydroxytryptamine1A-mediated hyperpolarization in CA1 and CA3 hippocampal pyramidal cells.

5-hydroxytryptamine (5-HT) hyperpolarizes hippocampal pyramidal cells in both areas CA1 and CA3 through an increase in potassium conductance. The receptor mediating the hyperpolarization in CA1 has been characterized as the 5-HT1A receptor, but has not been identified in area CA3. Intracellular recording techniques were used to record from CA1 and CA3 pyramidal cells in a hippocampal slice preparation. 5-HT agonists and antagonists were applied in known concentrations by bath perfusion. Antagonists were tested alone and for their ability to block the hyperpolarization elicited by 5-HT. The 5-HT1 agonist 5-carboxyamidotryptamine and 5-HT were full agonists and the 5-HT1A-selective ligand 8-hydroxydipropyl-aminotetralin hydrobromide was a partial agonist in both CA3 and CA1. The rank order potency was 5-carboxyamidotryptamine > 8-hydroxydipropyl-aminotetralin hydrobromide > 5-HT for both regions. The agonists were a half-log unit less potent and the maximum response elicited by 5-carboxyamidotryptamine and 5-HT was greater in area CA3 than in area CA1. The selective 5-HT1A antagonist BMY 7378 and the 5-HT1A/2 antagonist spiperone were competitive in area CA1, but insurmountable in area CA3. Other 5-HT antagonists that were not effective in blocking the 5-HT-mediated hyperpolarization included ketanserin, odansetron and BRL 24924. Based on these results, we conclude that the hyperpolarization elicited by 5-HT in areas CA1 and CA3 is mediated by the 5-HT1A receptor. However, there are significant differences in the nature of the 5-HT1A receptor-mediated hyperpolarization that may be attributed to differences in receptor-effector number, receptor-effector coupling and/or the structure of the recognition site.     

Hippocampal mossy fiber denervation induces a supersensitivity to cholecystokinin of CA3 pyramidal neurons in the guinea pig but not in the rat

Immunohistochemical studies have revealed the presence of cholecystokinin (CCK) in the guinea pig hippocampal mossy fiber projections, but this peptide appears to be absent in this system in the rat. However, in both species the mossy fiber system shows a strong opiate-like immunoreactivity. The present electrophysiological studies were undertaken to determine, in the two species, the effect of a unilateral colchicine-induced mossy fiber denervation, by comparing the responsiveness of target pyramidal neurons to Met-enkephalin, CCK and the nonpeptidic excitatory agents acetylcholine, kainate, quisqualate and ibotenate, on the intact and on the lesioned side. In both species, the colchicine lesion induced an increased responsiveness to Metenkephalin in the CA1 area, whereas no change was found in the neuronal responsiveness to the other excitatory agents tested. In the rat, the responsiveness of CA3 pyramidal neurons to kainate was reduced by 90%, those to the other excitatory agents were unchanged. In the guinea pig, the mossy fiber denervation induced a 10-fold increase of the responsiveness of CA3 pyramidal neurons to CCK, but did not modify their response to Met-enkephalin, kainate, quisqualate, ibotenate and acetylcholine. These results are consistent with the lack of CCK-like immunoreactivity in the mossy fiber projection to the CA3 region of the rat and with previous reports suggesting the presynaptic location of kainate receptors in this region. They provide novel evidence for the physiological role of CCK in the hippocampal mossy fiber projection in the guinea pig.     

Automated analysis of spine dynamics on live CA1 pyramidal cells

Dendritic spines may be tiny in volume, but are of major importance for neuroscience. They are the main receivers for excitatory synaptic connections, and their constant changes in number and in shape reflect the dynamic connectivity of the brain. Two-photon microscopy allows following the fate of individual spines in brain slice preparations and in live animals. The diffraction-limited and non-isotropic resolution of this technique, however, makes detection of such tiny structures rather challenging, especially along the optical axis (z-direction). Here we present a novel spine detection algorithm based on a statistical dendrite intensity model and a corresponding spine probability model. To quantify the fidelity of spine detection, we generated correlative datasets: Following two-photon imaging of live pyramidal cell dendrites, we used serial block-face scanning electron microscopy (SBEM) to reconstruct dendritic ultrastructure in 3D. Statistical models were trained on synthetic fluorescence images generated from SBEM datasets via point spread function (PSF) convolution. After the training period, we tested automatic spine detection on real two-photon datasets and compared the result to ground truth (correlative SBEM data). The performance of our algorithm allowed tracking changes in spine volume automatically over several hours. Using a second fluorescent protein targeted to the endoplasmic reticulum, we could analyze the motion of this organelle inside individual spines. Furthermore, we show that it is possible to distinguish activated spines from non-stimulated neighbors by detection of fluorescently labeled presynaptic vesicle clusters. These examples illustrate how automatic segmentation in 5D (x, y, z, t, λ) allows us to investigate brain dynamics at the level of individual synaptic connections.     

氟哌利多对大鼠脑缺血海马CA1区锥体细胞持续钠通道电流的影响

背景：脑缺血后离子通道通透性的异常和神经细胞内外离子平衡的紊乱是缺血性脑损伤的重要因素，钠通道激活引起的去极化是脑缺血损伤的始动环节。 目的：采用膜片钳技术测定氟哌利多对脑缺血海马CA1区锥体细胞持续性钠通道电流的影响，分析氟哌利多是否对脑缺血损伤产生保护？ 设计：随机对照动物实验。 单位：上海交通大学附属第六人民医院麻醉科，上海交通大学附属第一人民医院麻醉科。 材料：实验于2002-04／2003-04在上海交通大学附属第一人民医院麻醉实验室完成。选择出生10-14d未断乳的SD大鼠14只，每只鼠各选择2个海马CA1区细胞，共28个细胞，随机分为4组：缺血对照组、氟哌利多3μmol／L组、氟哌利多10μmol／L组、氟哌利多30μmol／L组，7个／组。 方法：酶消化法急性分离全部大鼠脑海马CA1区锥体细胞，通过低氧和无糖法制备神经元缺血模型。选择贴壁良好、呈三角形或星形、胞体较亮，折光性良好、突起明显、胞浆均匀一致、核仁明显的细胞用于实验。采用“Y-tube”系统快速给药，氟哌利多3，10，30μmol／L组各自给予氟哌利多3，10，30μmol／L，缺血对照组不给药。全细胞膜片钳技术记录各组持续钠电流的基础值以及缺血3min和5min时钠通道电流的变化。 主要观察指标：①脑海马CA1区神经元正常持续钠电流的记录。②脑缺血时海马CA1区神经元持续性钠电流的记录。③不同浓度氟哌利多对脑缺血时持续性钠电流的影响。 结果：实验选用14只大鼠脑海马CA1区的28个细胞，全部进入结果分析。①脑海马CA1区神经元正常持续钠电流的记录：使用钙通道阻滞剂CdCl20．5mmol／L及钾通道阻滞剂TEA20mmol／L，在钳制电压-105mV、刺激电压-30mV下给予长为400ms的方波刺激，可记录到一个较小的、激活较晚且持续时间较长的内向电流，经河豚毒素阻断证实为持续性钠电流。②脑缺血时海马CA1区神经元持续性钠电流的记录：缺血对照组缺血3min时持续钠电流增加为正常情况的（1．60&;#177;0．21）倍，缺血5min时持续钠电流增加为正常情况的（2．87&;#177;0．45）倍，差异显著（P〈0．05）。③不同浓度氟哌利多对脑缺血时持续性钠电流的影响：缺血对照组、氟哌利多3，10，30μmol／L组持续钠电流的基础值分别是（77．42&;#177;15．17）pA，（87．44&;#177;21．56）pA，（84．13&;#177;20．06）pA，（80．22&;#177;19.30）pA，组间比较差异无显著性意义。缺血5min后氟哌利多3，10，30μmol／L组持续性钠电流分别为（105．36&;#177;17．16）pA，（94．74&;#177;18．88）pA，（84．88&;#177;13．94）pA，明显低于缺血对照组（21831&;#177;9．34）pA。 结论：在钳制电压-105mV、刺激电压-30mV条件下，脑缺血损伤时持续性钠电流增加，氟哌利多可能通过抑制持续性钠电流的增强而发挥神经元保护作用。。     

氟哌利多对大鼠脑缺血海马CA1区锥体细胞持续钠通道电流的影响

背景脑缺血后离子通道通透性的异常和神经细胞内外离子平衡的紊乱是缺血性脑损伤的重要因素,钠通道激活引起的去极化是脑缺血损伤的始动环节.目的采用膜片钳技术测定氟哌利多对脑缺血海马CA1区锥体细胞持续性钠通道电流的影响,分析氟哌利多是否对脑缺血损伤产生保护?设计随机对照动物实验.单位上海交通大学附属第六人民医院麻醉科,上海交通大学附属第一人民医院麻醉科.材料实验于2002-04/2003-04在上海交通大学附属第一人民医院麻醉实验室完成.选择出生10～14 d未断乳的SD大鼠14只,每只鼠各选择2个海马CA1区细胞,共28个细胞,随机分为4组缺血对照组、氟哌利多3 μmol/L组、氟哌利多10 μmol/L组、氟哌利多30μmol/L组,7个/组. 方法酶消化法急性分离全部大鼠脑海马CA1区锥体细胞,通过低氧和无糖法制备神经元缺血模型.选择贴壁良好、呈三角形或星形、胞体较亮,折光性良好、突起明显、胞浆均匀一致、核仁明显的细胞用于实验.采用"Y-tube"系统快速给药,氟哌利多3,10,30 μmol/L组各自给予氟哌利多3,10,30μmol/L,缺血对照组不给药.全细胞膜片钳技术记录各组持续钠电流的基础值以及缺血3 min和5 min时钠通道电流的变化.主要观察指标①脑海马CA1区神经元正常持续钠电流的记录.②脑缺血时海马CA1区神经元持续性钠电流的记录.③不同浓度氟哌利多对脑缺血时持续性钠电流的影响.结果实验选用14只大鼠脑海马CA1区的28个细胞,全部进入结果分析.①脑海马CA1区神经元正常持续钠电流的记录使用钙通道阻滞剂CdCl2 0.5 mmol/L及钾通道阻滞剂TEA 20 mmol/L,在钳制电压-105 mV、刺激电压-30 mV下给予长为400 ms的方波刺激,可记录到一个较小的、激活较晚且持续时间较长的内向电流,经河豚毒素阻断证实为持续性钠电流.②脑缺血时海马CA1区神经元持续性钠电流的记录缺血对照组缺血3 min时持续钠电流增加为正常情况的(1.60±0.21)倍,缺血5 min时持续钠电流增加为正常情况的(2.87±0.45)倍,差异显著(P＜0.05).③不同浓度氟哌利多对脑缺血时持续性钠电流的影响缺血对照组、氟哌利多3,10,30 μmol/L组持续钠电流的基础值分别是(77.42±15.17)pA,(87.44±21.56)pA,(84.13±20.06)pA,(80.22±19.30)pA,组间比较差异无显著性意义.缺血5min后氟哌利多3,10,30μmol/L组持续性钠电流分别为(105.36±17.16)pA,(94.74±18.88)pA,(84.88±13.94)pA,明显低于缺血对照组(218.31±29.34)pA.结论在钳制电压-105mV、刺激电压-30mV条件下,脑缺血损伤时持续性钠电流增加,氟哌利多可能通过抑制持续性钠电流的增强而发挥神经元保护作用.