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突触可塑性对于学习记忆的影响研究突触可塑性是神经元之间信息传递的重要机制之一，它是在学习记忆中起着关键作用的。
本文将探讨突触可塑性对学习记忆的影响，以及相关的研究进展。
一、突触可塑性的基本概念和类型突触可塑性指的是神经元之间突触连接的强度可以随着时间和使用频率的变化而发生改变的现象。
突触可塑性包括两个方面：突触前神经元释放的递质和突触后神经元接收到的信号的强度。
其主要表现为两种类型：抑制性突触可塑性（Inhibitory Synaptic Plasticity）和兴奋性突触可塑性（Excitatory Synaptic Plasticity），前者使神经元的兴奋性降低，后者则使神经元的兴奋性增强。
二、突触可塑性与学习记忆的关系突触可塑性是学习记忆的重要机制之一。
在反复刺激后，突触会随之强化或弱化其连接强度，从而影响到学习和记忆的长期变化。
在学习和记忆过程中，突触可塑性对于刺激的记忆及其与其他刺激之间联系的建立起着关键作用。
例如，高频刺激可引起突触增强，从而加强记忆形成和存储的效果；而低频刺激则可能导致突触抑制，从而影响记忆的形成和存储。
三、突触可塑性与神经发育的关系突触可塑性不仅与学习记忆有关，还与神经发育密切相关。
在大脑发育的早期，突触可塑性可以帮助优化神经回路，促进神经元之间的有效连接，并反映在大脑区域之间的不断建立的联系上。
这些连接对于成人的认知和行为的发展至关重要，也可以导致某些神经系统功能和发育异常。
四、突触可塑性与神经系统疾病的关系突触可塑性在神经系统疾病中也扮演着重要角色。
部分疾病如阿尔茨海默病和帕金森病等都与突触可塑性打乱了的神经回路有关。
这些疾病导致大脑的正常突触可塑性失衡，导致神经元无法适应外部刺激，进而影响神经传递和相应行为表现的形成。
五、突触可塑性研究的方法及其前沿突触可塑性的研究离不开神经科学的各种工具和方法。
如同步电化学、单电极电生理、影像技术、荧光成像和基因工程等技术，这些方法使得突触可塑性的研究能够更加深入，并得到实证支持。
神经科学中突触可塑性的研究神经科学中的突触可塑性神经元是构成神经系统最基本的单位。
在神经元之间和神经元与肌肉细胞之间，存在着一种名为突触的连接结构，通过突触进行信息传递。
突触可塑性是指神经元之间的突触连接强度可发生改变的现象，这一现象在神经科学中被广泛研究。
突触可塑性的发现神经科学家已经知道神经元之间的连接结构约100年了，但突触可塑性的发现要迟于此。
在1950年代初期，神经科学家发现一种称为长时程增强（LTP）的神经元突触连接强度的转换现象。
在2000年以后，神经科学家也发现了一种叫做长时程抑制（LTD）的转换现象。
突触可塑性的分子基础随着技术的进步，神经科学家们逐渐了解到神经元之间突触可塑性的分子机制。
在大多数突触中，LTP是由一种叫做NMDA受体的分子信号机制介导的。
NMDA受体有两种位点，其中一个位点对于谷氨酸的结合非常敏感，另一个位点只有在神经元去极化时才会变得敏感。
因此，从电生理和化学两方面可以证明，NMDA受体和去极化进程密切相关。
但是，作为神经元间突触连接强度转换现象的一部分，LTD的分子机制更为复杂。
LTD的信号机制不仅涉及到细胞内信号机制，而且还涉及到含有多种分子的蛋白质复合物的转移。
突触可塑性的研究意义突触可塑性在神经系统中扮演着至关重要的角色。
它有助于我们理解不同神经元之间是如何相互协调的，并帮助我们揭示大脑发育和学习记忆等基本生理过程。
许多神经系统疾病，如阿尔茨海默病、抑郁症和精神分裂症等，都与突触可塑性的发生和变化有关。
神经科学家根据突触可塑性的研究成果，提出了一种新的药物促进神经可塑性理论。
这种理论认为通过影响神经元之间的突触连接，在某种程度上可以预防一些神经系统疾病的发生。
突触可塑性的未来研究方向随着技术的进步，突触可塑性的研究也得到了进一步发展。
未来神经科学家将继续研究突触可塑性的分子机制，探索突触可塑性参与大脑发育和记忆形成的方式。
同时，神经科学家也将研究如何扰动差异性和不同大小的神经元之间的连接强度，以帮助寻找一种特定的突触可塑性模式，从而应对神经系统疾病。
神经元突触可塑性和长时程增强（Synaptic plasticity and long-term potentiation, LTP）是神经科学领域的研究热点之一。
神经元突触是神经元之间传递信息所依靠的部位，同时也是大脑学习和记忆的基础。
神经元突触可塑性指的是其对外部条件的改变产生的适应性改变。
而长时程增强则是一种特殊的突触可塑性，指在一定条件下，神经元突触的效能可被长时间增强。
神经元突触可塑性是大脑在学习和记忆过程中的基础。
可以分为短时程突触可塑性和长时程突触可塑性两类。
短时程突触可塑性指在短时间内，神经元突触对外部刺激的响应会被改变。
例如，当神经元突触在短时间内遭受连续的高频刺激时，其响应会被增强，这种现象被称为短时程增强（Short-term potentiation, STP）。
相反，当突触遭受低频刺激或长时间停止刺激后，其响应会被减弱，这种现象被称为短时程抑制（Short-term depression, STD）。
相较于短时程突触可塑性，长时程突触可塑性指的是神经元突触对于长时间刺激的应对。
这种可塑性存在于大脑学习和记忆的形成中。
LTP是一种重要的长时程突触可塑性，指在一定刺激条件下，神经元之间的突触效能可被长时间增强。
LTP的发现是神经科学发展历程中的重要里程碑，被称为“世纪之突破”。
LTP的研究，为我们深入了解神经元突触可塑性以及大脑学习和记忆的机制提供了契机。
人类的学习和记忆是通过神经元之间的连接和活动来实现的，LTP的研究让我们了解到，当学习和记忆需求增加时，神经元突触也会随之升级。
例如，当某一种记忆需求增加时，与之相关的神经元突触就会被增强，而与之无关的突触则会被减弱。
这种现象被称为“细化选择”，其作用是优化人类的学习和记忆。
LTP的调节机制也成为神经科学研究中的重要课题。
目前研究发现，LTP可以通过多种不同的信号通路进行调节。
其中包括钙离子信号通路、代谢信号通路、神经递质信号通路等。
大脑功能重塑及其在康复医学中的应用研究概述：大脑功能重塑是指通过学习和训练，使脑部神经网络重新组织和适应新的环境和需求的过程。
它在康复医学中扮演着重要的角色，对于帮助患者恢复功能和改善生活质量具有重要意义。
本文将探讨大脑功能重塑的机制、方法以及其在康复医学中的应用研究。
一、大脑功能重塑的机制大脑功能重塑是通过神经可塑性实现的，即神经元之间的连接和传递信息的能力。
神经可塑性是一种生理学上的机制，它使得神经系统能够适应环境变化和学习记忆。
主要的机制包括突触可塑性、神经发生和神经回路的重塑。
1. 突触可塑性突触可塑性是指突触（神经元之间传递信息的连接点）的结构和功能可被改变的特性。
突触可塑性有两种形式：增强和削弱，它们被称为长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）。
LTP和LTD的产生通过调节突触前神经元和突触后神经元之间的信号传递来实现。
2. 神经发生神经发生是指新的神经元能够在成年大脑中形成的过程。
以前认为成年大脑的神经元是静态不可更改的，但是近年的研究发现，成年大脑中的神经发生仍然存在，并且可以通过适当的训练和刺激来增加。
3. 神经回路的重塑神经回路的重塑是指神经元之间连接的改变，使信息在大脑中的传递路径发生变化。
神经回路的重塑可以使不再使用的回路逐渐减少，增强需要的回路，从而帮助伤残大脑部分重新获得功能。
二、大脑功能重塑的方法大脑功能重塑的方法多种多样，常见的方法包括康复训练、物理治疗、药物治疗和脑机接口技术等。
1. 康复训练康复训练是通过不同程度的刺激和训练来激活和重建受损大脑部分的功能。
康复训练可以包括物理运动、认知训练、语言训练等。
这些训练可以改善神经可塑性，促进大脑中的突触连接与重塑。
2. 物理治疗物理治疗是通过物理手段来改善患者的运动功能和神经功能。
常见的物理治疗方法包括运动训练、按摩疗法、康复设备等。
物理治疗可以通过刺激神经系统的功能和可塑性来帮助大脑恢复和重建功能。
3. 药物治疗药物治疗通过药物的作用来改善神经系统功能和促进神经可塑性。
突触可塑性研究进展与展望一、简介突触可塑性是指神经元之间的连接能够改变，以便于学习和记忆等高级脑功能。
神经元之间的突触传递信息，其可塑性的机制还远没有被完全理解。
但是，我们的理解已经足够深入，以满足对相关疾病的治疗。
二、突触可塑性的类型突触可塑性通常分为两种：长时程强化和长时程抑制。
当突触持续的电刺激引发神经元的放电时，会导致突触的强化，这就是所谓的长时程强化。
而当突触的电刺激不足时，突触的弱化就会导致长时程抑制。
三、突触可塑性的基础生理学神经元的运转基础在于它们的体内钙离子浓度。
长时程强化依赖于神经细胞外部的信号激活，这些信号能够导致神经元内钙离子浓度的升高。
而长时程抑制依赖于神经细胞内部的信号抑制，能够导致钙离子浓度降低。
四、突触可塑性的分子机制长时程强化和长时程抑制是由分子机制的变化所驱动的。
其中最关键的分子是神经兴奋性氨基酸谷氨酸和伽马氨基丁酸（GABA）的受体。
另外，神经元存在多种信号通路，如蛋白质激酶A通路、Ca2+信号通路等，多种信号通路协作共同引发突触可塑性分子机制。
五、突触可塑性与神经发育对于大量多发性硬化和阿尔茨海默症等神经退化性疾病，研究神经可塑性的基本生理学是很重要的，这样可以预防神经元的死亡。
突触可塑性在大脑发育的过程中扮演着十分重要的角色，因为神经元间的突触连接的建立和调节过程是依赖于可塑性的。
对此多数认为是受复杂的分子变化的调节。
六、突触可塑性的神经网络研究突触可塑性包括了一个复杂的网络，包含了大量的神经元、突触以及神经递质的化学物质等，因此研究突触可塑性的神经网络是非常困难和复杂的。
近年来，一些新的模型和方法的发明使得神经网络的挖掘变得更加容易。
我们也可以借助各种计算机模拟方法和传统的实验方法来帮助我们理解神经网络中宏观与微观的现象。
七、突触可塑性的临床应用突触可塑性可用于治疗各种与神经传递有关的疾病，如抑郁症、精神分裂症、帕金森病等等，因为它们都与神经元之间的突触可塑性直接相关。
神经科学研究中的突触可塑性现象突触可塑性是指神经元之间的连接在学习和记忆过程中发生变化的现象。
这种现象是神经科学研究中的重要课题，对于我们理解大脑是如何存储和加工信息至关重要。
突触可塑性主要包括长时程增强(LTP)和长时程抑制(LTD)两种形式，这些变化可以持续从几分钟到几年不等。
突触可塑性的发现是在20世纪60年代由神经科学家Tim Bliss和Terje Lømo通过对海兔的突触进行电生理实验而得出的。
他们发现，通过高频刺激突触，可以使突触传递的电信号增强，这种增强可以持续数小时到数天。
这个发现开创了突触可塑性研究的先河，引发了全球范围内的科学家对于这一现象的关注和研究。
在突触可塑性的研究中，神经科学家们探索了多种机制和分子信号调节突触可塑性的过程。
其中一个重要的机制是NMDA受体介导的钙离子内流。
NMDA受体是一种离子通道，当发生突触传递时，需要同时存在刺激性神经递质的释放以及突触膜上的去极化，才能使NMDA受体打开。
这时，钙离子会进入突触细胞，激活一系列的信号转导通路，导致突触可塑性的发生。
此外，神经递质的释放和突触水平的可塑性也密切相关。
典型的神经递质包括谷氨酸、γ-氨基丁酸（GABA）和乙酰胆碱等。
这些神经递质的释放受到突触前和突触后神经元的相互作用和调节。
当兴奋性神经递质释放增加时，突触可塑性往往会增强，而当抑制性神经递质释放增加时，突触可塑性往往会减弱。
这种神经递质调节的平衡关系对于神经元网络的正常功能非常重要。
突触可塑性的研究不仅帮助我们理解学习和记忆的机制，也有助于揭示许多神经系统疾病的发生机制。
例如，突触可塑性的异常可能与阿尔茨海默病、帕金森病以及自闭症等疾病的发生和发展有关。
通过研究突触可塑性，我们可以寻找改善这些疾病的治疗方法，为神经系统疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
近年来，随着神经科学研究的不断深入，突触可塑性以及与之相关的机制和分子通路得到了更加详细和广泛的研究。
神经科学中的突触可塑性从长时程增强到抑制突触可塑性是神经科学中一个重要的研究领域，突触可塑性是指神经元之间突触连接的强度和效能可以通过学习和经验调整的能力。
这一现象在突触长时程增强(LTP)和抑制(LTD)中得到了广泛的研究和讨论。
本文将从LTP的机制和调控、LTD的机制和调控、LTP和LTD之间的转换等方面进行论述。
一、LTP的机制和调控LTP是突触可塑性中最为经典的一种形式，它被广泛应用于神经网络的学习和记忆过程中。
LTP的机制主要通过神经递质的释放和受体的激活来实现。
当突触前神经元对突触后神经元产生频繁的刺激时，突触后神经元的NMDA受体将被激活，导致钙离子的内流。
这些钙离子的内流会引起突触中多种信号传递分子的活化，最终导致突触连接的强化。
LTP的调控涉及多个因素，包括突触前和突触后神经元的活动、突触中的信号调节分子以及神经递质的调节等。
例如，突触前神经元的频率和模式可以对LTP的发生和持续产生影响。
同时，突触中的信号调节分子，如cAMP、蛋白激酶和突触后神经元的二磷酸腺苷等也能够对LTP的表现产生影响。
二、LTD的机制和调控LTD是LTP的对应形式，它可以使突触连接的强度降低，从而在神经网络的学习和记忆过程中起到重要的作用。
LTD的机制主要通过突触中受体的活化和信号传导通路的调节来实现。
与LTP相比，LTD的机制相对复杂，涉及到多个分子和信号通路的调节。
LTD的调控与LTP类似，它同样受到突触前和突触后神经元的活动模式、突触中的信号调节分子以及神经递质的影响。
例如，突触前神经元的低频刺激和突触后神经元的高频刺激可以引起LTD的发生。
此外，突触中的信号调节分子，如cAMP、蛋白激酶和蛋白酶等也能够对LTD的发生和持续产生影响。
三、LTP和LTD之间的转换LTP和LTD之间的转换是神经科学中一个备受关注的课题。
不同的刺激模式和神经递质的变化可以导致LTP和LTD之间的切换。
例如，较强的刺激模式和突触后神经元的活动会促使LTP的发生，而较弱的刺激模式和突触前神经元的活动会促使LTD的发生。
关于长时程增强形成机理的研究进展.缉,嘲’葳,,生理科学进展1994年第25卷第1期关于长时程增强形成机理的研究进展糯蜘7[?;岁摘要长盱程增强(L TP)现象是信息贮存的客观指标.其形成主要与突触詹机制有关.本文就近生来关于L TP形成过程中膜受体特征及受体技激活后细胞内的级联反应研究进行了综运,主要包括钙离子通道,蛋白激酶C以及早期诱导基医与L TP的关系.长时程增强(L TP)现象作为信息贮存的客观指标,已在中枢神经系统(CNS)的多个区域内进行了广泛研究,对L TP形成机理的探讨获得了大量的实验资料,一般认为,L TP的形成和维持是突触前和突触后机制的联合作用.而以突触后机制为主.关于L TP形成的突触后机制的研究,主要集中于N一甲基一D门冬氨酸(NMDA)受体的特征及该受体被激活后的细胞内级联反应答氨酸及其它NMDA受体激动剂作用于该受体后,可引起以G蛋白为中介的一系列反应,包括:(1)钙离子通过受体偶联的阳离子通道经突触后膜进入细胞(EcelesTC.1983)}(2)以G蛋白为中介,激活磷脂酶C,并催化磷酯酰肌醇水解为三磷酸肌醇(IP)和二乙酰甘油(DAG);(3)以I和DAG作为细胞内第二信使,引起细胞内继发效应,IP.刺激内质网释放出游离钙.从而使细胞内游离钙水平进一步升高;DAG则在游离钙存在的条件下,激活蛋白激酶C(PKC),被激活的PKC不仅可加强钙依赖性谷氨酸的释放,提高突触后膜对递质的敏感性,而且能增强钙离子通过电压依赖性通道进一步内流入细胞;(4)PKc在细胞内可使底物蛋白磷酸化,其中包括对核转录因子的修饰作用.转录因子的修饰促使早期诱导基因的表达,进而影响到核内相关靶基因的启动和转录.,导致突触后神经元产生长时程生理效应.一,钙离子通道与L TP大量实验资料证明,ca内流入突触后膜是L TP产生的触发困素,突触后膜内游离ca浓度升高是I,TP形成的必要条件之一.突触后膜内Ca～浓度升高的机制至少有以下三方面:(1)Ca通过受体门控性阳离子通道进入nB)Ca~通过电压门控性钙通道进入;(3)细胞内贮存钙的释放.实验表明,在海马CAl区,与NMDA受体偶联的ca通道的开放是L TP 产生的触发因素,而L TP的维持则与细胞内钙敏感性信使的产生有关].使用钙敏感性荧光染料可以测出细胞内钙的动力学变化.当海马细胞受到各氨酸及NMDA刺激时,细胞内游离钙的浓度可由静.时的70nmol/L升高到300nmol/L;不同传入所引起突触联合兴奋时,可以产生L TP,同时可引起与NMDA受体偶联的ca通道开放,致使细胞内钙浓度升高4倍左右(HolmesWR.1990).使用电压钳制技术在海马CA3区所做的研究表明,电压门控性钙通道的开放是L TP产生的重要条件.将去极化电流通人锥体细胞内,当膜的去极化一旦达到足以激活钙通道时,就可以产生L TP(Je{{eD.1990),此外,使用显徽荧光计对单个锥体细胞测量时发现,当高频刺激引起海马锥体细胞产生L TP时,伴随出现突触后膜内ca.的堆积].迄今为止,在不同神经元上所发现的钙离子通道至少有L,N,T,P四型.其分型主要依据生理科学进展1994年第25卷弟1期离子通道的电压敏感性,药理学特征以及单通道的动力学参数等对海马细胞做全细胞钳制时发现,最大钙离子流出现于膜去极化至一10mY时(KayAR.1987).应用单克隆抗体标记通道蛋白发现,L型钙通道存在于海马锥体细胞的胞体及近端树突,且在主树突的基部呈高密度的丛状分布.电压依赖性钙通道的通导状况还受细胞内某些活性物质的调节,这些物质统称为电压依赖性钙通道的内源性调制剂,其中包括ca一本身以及G蛋白作用系统.这些调制剂不仅调制着突触后膜上的L型,T型通道的开放状态,影响着突触后ca”浓度,而且还通过改变突触前膜上的N型通道的开放状态.控制着ca流入突触前膜,进而对神经递质的释放量起调节作用.二,蛋白激酶C与L TP如前所述,L TP的突触后机制包括膜受体被激活后的一系列生化反应,其中包括蛋白激酶C的被激活近年来的研究进一步证明了PKC被激活是产生L TP 的重要条件.如将PKC注入海马脑片的CAI区,锥体细胞就可出现L TP样反应;实验还显示,PKC可明显加强由强直刺激所引起的L TP,使用PKC的激动剂可产生相同的生物学效应,而PKC抑制剂则可使海马锥体细胞不产生L TP.此外,研究还证明了PKC的激活至少参与了早期L TP的形成.动物行为实验的研究显示,PKC与学习和记h乙有密切关系].如用鼠条件反射实验检测动物的空间学习能力,海马PKC活性低的鼠空间学习操作也差. PKC实际上是一个复杂的,与Ca一/磷脂相关的酶系家族在脑内,已被分离出并加以确定的同功酶有PKC,I,Ⅱ,Ⅱ三种使用PKC特异抗体可以标记出同功酶在大鼠脑内的分布.最高密度区为新皮层,海马结构及杏仁核;其次为丘脑,下丘脑和尾状核;最低密度区为内囊,胼胝体等纤维丰富部位..海马是PKCI含量最丰富的区域之一,经亚细胞分析发现,包括突起在内的整个神经元都有PKC1分布.在额叶皮质,PKC主要分布在I～Ⅳ层的锥体细胞.并且主要分布在锥体细胞的胞体及顶树突内在猴脑内,PKC的高密度区包括枕叶,额叶等处理视觉信息的新皮层.研究结果表明,在动物脑发育的不同阶段,PKC的活性不同胚胎期大鼠的脑内PKC活性非常低,出生后逐渐增高.其中,PKCⅡ,Ⅱ自胚胎后期开始,至生后第6周逐渐升高,PKCI的活性则是在生后第2~-’3周内迅速升高.在猫视皮层发育的关键期,出现PKC活性的增强及底物蛋白磷酸化水平明显提高.PKC在脑发育过程中的这种变化,也进一步提示PKC与神经元可塑性密切相关.三,即早基因与IJTP在L TP产生过程中.有新蛋白质的合成.这也许是L TP能够维持数周乃至数月的物质基础.近年的研究资料显示.CNS内的即早基因可能参与了这种神经元的可塑性变化早期基因的表达产物作为第三信使.把神经细胞膜上受体感受的信息与核内的靶基因联系起来.即早基因主要包括—fos及f一两个家族.这两组原癌基因所编码的活性蛋白(如AP_1,Fos蛋白等)被认为参与了CNS,内调节基因转录与表达.当用兴奋性氨基酸类物质刺激分离培养的神经元时,可在30min内出现cfosmRNA的明显增多,其中用海人藻酸(kainicacid,KA)刺激所引起的cfosmRNA的增多可持续4～6h.在此过程中,PKC的被激活是基因表达的始动因素PKC使细胞内的转录活性蛋白磷酸化,导致了即早基因的表达.使用谷氨酸处理的神经元出现了AP1与DNA结合活性的升高.其升高水平可达正常的4～5倍.在大鼠海马齿状回部位,当使用50Hz的刺激脉冲引起稳定的L TP时,用免疫组化方法可测出生理科学进展1994年第25卷第1期rfos表达蛋白(Fos)免疫活性的大大增强.当使用苯巴比妥钠阻滞了L TP产生时.Fos的免疫活性即不再出现(JefferyKJ.1990).另外一些受体,如7一氨基丁酸受体A型,B型(GABAA,GABA),乙酰胆碱M型受体等被激活时,虽然也能通过不同的胞内途径引起一定的生理效应,但是并不引起类似谷氨酸等刺激神经元所引起的那种基因表达例如,当乙酰胆碱M型受体被激活后,同样引起了以G蛋白为中介的磷脂酰肌醇水解过程,也是以IP.和DAG做为细胞内第二信使,引起细胞内效应但是,当使用M.受体激动剂碳酰胆碱(carbocho1)后,却并不出现c.如mRNA的增加(szeke.1yAM.1989).根据上述实验结果推测,NMDA受体被激活所引起L TP这样的长时程生理效应.其关键环节可能在于即早基因的表达.四,甘氨酸与NMDA受体传统的神经生理学知识告诉我们,甘氨酸是存在于哺乳动物CNS内的抑制性神经递质.甘氨酸受体主要分布于脑干和脊髓,其受体分布范围远远小于GABA受体的分布.其受体功能可被士的宁所拮抗.这种甘氨酸受体被称为士的宁敏感性的甘氨酸受体.80年代以来,随着研究的逐步深入,又发现了另一类对士的宁不敏感的甘氨酸受体,它与NMDA受体复台物偶联存在.使用分离培养的胎鼠新皮层神经元做outside—Out斑片钳记录发现,当浴液中仅有NMDA而不含甘氨酸时,能记出单通道的开放,开放时程小于10ms;当浴液中再加入甘氨酸后,可以记录出两个通道同时开放,且开放持续时间超过30ms...甘氨酸对NMDA的这种加附图NMDA受体复台体模式图强作用在10nmol/L浓度时即可显示出来.而且,也不被士的宁所阻断.由于存在于脑脊液内的甘氨酸浓度足以使其发挥对NMDA受体的调制作用,所以甘氨酸的这种生理功能可在脑的正常活动中显现出来.甘氨酸对NMDA受体的调制作用,还表现在它能明显地加强L TP.而且这种作用也不被士的宁所阻断(TauckDI.1990)实验还表明,环自氨基酸,犬尿氨基酸这些能阻断士的宁不敏感性甘氢酸受体的物质,可以阻滞高频刺激在海马CA1区产生的L TP,而不影响正常的突触传递.由此看来,在CNS内与甘氨酸有高度亲和力的结合部位有两类:一类与抑制性的甘氨酸受体相联系t其功能可被士的宁特异性拮抗,这类受体结合部位在脊髓有较高的密度,称为甘氨酸受体A型;另一类对士的宁不敏感,这类受体的分布与NMDA受体的分布区高度一致,称为甘氢酸受体B型(WoodruffGN.1990).关于NMDA受体特征的研究资料表明,NMDA受体是包括了多个不同结合点的大分子生理科学进展1994年第25卷第舅复合体(附图).它至少包括以下几部分:(1)神经递质(谷氨酸)结台部位?与其偶联的阳离子通道,在正常膜电位时受到Mg的阻滞;竞争性拮抗剂(如D—APV等J 通过与激动剂竞争此功能部位而阻止生理效应的产生;(2)非竞争性拮抗剂作用部位一二价阳离子如Mg.?对通道有物理性阻滞作用;phencyclidine(PCP)等拮抗剂通过与通道蛋白内部位点的结合而调制通导状况;(3)偶联的甘氨酸结台部位.此外.谷氨酸的菲NMDA受体(AMPA)往往与NMDA受体并存于同一突触后膜上,分别调制着正常的突触传递及突桂的可塑性变化.近年来有资料显示.这种非NMDA受体可能在L TP的形成中也发挥着作用,其机理还有待进一步探讨.此外,NO作为一种新的神经元信使,已开始I起神经科学界的重视.初步研究发现.NO通过作用于大鼠突触后膜的各氨酸受体.调节着CNS内的兴奋性突触传递过程?并与成年动物的突触可塑性及L TP的形成有关其作用机制以及与NMDA受体的关系等一系列问题,尚待进一步研究参考文献lZaLutskyRA,NieollRAComparisonoftwoiormzoflongtet-mpotentiationinsinglehippocampa[ne~ronsScience.1990,248f】81g～16242LynchMA.V ossKL.PresynaptiechangesinlongrterIT】potentiation-elevatedsynaptosomalcalciumc.l1cenrra—tionandbasalphosphoinositide~Hrfloverindentategyrus-JNeuroehemtl891,58:ll3～1l83GraysonnR,SzekelyAM,CostaEGlutamateinduced geneexpressioninprimarycerebeilarneuFo~sIn:GuidottA.ed.Neurotoxiehyoiexcitatoryaminoacids Fidiaresearchfoundationsymposiumseries.vol4.NewY ork:RaveNPress,1990.185～2O2.4ArlJsteJeL,BenA y.Novelformoflong—termpotentia? tionproducedbyaKchannelblockerinthehippocam pusNature,199l,349j67～69jRegehrWC-一TankDWPostsynapticNbIDAreceptor mediatedcalciumaccumulationinhippocampalCAl pyramidalce1ldendrites.Nature,1990,845z807～8lO6WestenbroekRE.AhlijanianMK,Cattera1]WA.Clus teringofL?typeCachanne1…thebaseoimajorden—drkesinhippocam曲】pyramida1]~eLIrODsNature?l990? 347l281～884.7HanhauerI,GrilliMG.WrightAG,eta1.Studieson anendogenousregulatorofV oltage?dependemCa channelsin…orandcardiacmyoeytes-In=G’uidottA.ed-NeurotoxiekyofexcitatoryaminoacidsFidlare searchialmdationsymposiumseriesvol4.NewY ork:Ra~,enPress.1990.53～88.8HuGyHvallbyO,WalaasSI-eta1.ProteinkmaseC Inlecu.n1111ohippocampa]pyrarr.idalcellselicltsfent~resoflong—t…potentiation.Nature,l987-3284￡6～9.9WehnerJM,SleightS,UpchurehMHippoeampa]pro—teinkinaseCactivityisreducedinpoorspatiallearners BrainRes,1§90,523:l8～l87.10HuangFL,Y oshidaY.N~tkabayasbJH-eta1.Immuno cytochemicallocalizationofproteinkinaseCisozymesin ratbrain.JNeurosci,1988,唱4734～4744.1lSheuFS,KasamatsuT.RouttenbergA.Proteinkinase Cactivityandsubsrra~e(F1/GAP43)phospboryladon indevelopingcatv isualcortex.BrainRes?l99,2,524’l44～14812MorganJI,(2ohenDR.HempsteadJL.etalMapping patternsofclosexpressioninthecentralNervol1%sys1ef『IalterseizureScience,l987,∞7;l92～1918JohnsonJW,AscherPGlycinepote. ntiatestheNMDArespo~e】nculturedmousebrainreur0ns.Naturc, 1987.325:529～53l14LynchG,MullerDStepsbetweentheinductionand expression.longtempotentiationInGuidottA. edNeHrotoxicityofexdtaloryaminoacids.FidiaT.searchfoundationsymposiumseries..】4-NeY ork RavenPress.1990.185～148.15GallyJA,MonbaguePR.Reeke(iN,㈨alTheNO hypo~hesls:possibleeffectsoiashortLived?rapidly diffuAblesignalinthedevelopmentandiut,ctionofthe nervoussystemProeNatlAeadSciUSA.199C.87l 547～885l。
在脑片水平上突触可塑性长时程增强的研究进展1郑小波1, 田心1*，宋毅军21 天津医科大学 天津市神经病学研究所，天津 （300070）2 天津医科大学总医院, 天津 （300052）E-mail：tianx@摘要: 长时程增强（Long-term Potentiation, LTP）是突触效能的重要表现形式，是研究学习与记忆突触机制的客观指标。
近年来随着脑片技术的发展，很多关于LTP的实验研究都在脑片水平上进行，本文介绍了海马脑片CA1区LTP的调节表达机制的研究，海马脑片上诱导产生的LTP的特征和脑片条件的关系，多巴胺转运蛋白阻断剂通过活化D3多巴胺受体增强海马脑片CA1区LTP，以及激活大鼠海马脑片CA1区突触β-肾上腺素能受体增强联合LTP的研究，综述了在脑片水平上研究LTP的诱导表达维持及调节等方面的研究动态进展。
关键词: 脑片；突触可塑性；突触效能；长时程增强1.引言突触的长时程增强(Long-term Potentiation, LTP)效应和学习、记忆机制密切相关，1973年Bliss[1]等发现家兔海马经短暂高频刺激后，神经元兴奋性突触后电位可增大并持续几小时甚至几周，他将这一现象称为长时程增强效应。
其后，许多研究人员也在实验中观察到LTP 的存在。
LTP的形成是一个非常复杂的过程，其形式和机制是多样的，因所在部位与接受刺激的不同而不同。
脑片是指从动物脑区制备的厚度为100~700μm能够在体外存活一定的时间的脑薄片，脑片技术起始于20世纪50年代Li和McIlwain的离体脑片电生理研究。
脑片兼有在体脑实验和离体神经细胞培养的某些特点，在体外48小时内依然能保持良好的活性，离子通道性质不会发生变化，离体脑片保持有完整的神经突起和神经解剖通路，便于研究突触活性。
在脑片的电生理过程中排除了活体血压、温度、电解质、血脑屏障等因素的干扰，可以按不同的实验目的直接准确地改变脑片灌流液的成份和条件，如温度、酸度和渗透压、通氧状态、以及离子通道或细胞信号转导通路的阻断剂等；还能借助显微镜准确地放置记录电极和刺激电极。
因此近年来在脑片水平上研究长时程增强有了长足的发展，以下以几个例子来说明脑片水平上LTP的研究进展。
2.在海马脑片水平上研究CA1区LTP的调节表达在海马CA1区和CA3区由短暂的NMDA受体诱导产生的LTP已得到确认，然而，由AMPA 受体介导的突触传递的增强仍是研究的热点，已有实验表明突触后的改变极有可能是突触上AMPA受体数量的增加[2]或者是它们单通道电导的增加[3 , 4]；然而，也有实验表明当突触前__________________________1本课题得到国家自然科学基金（30770545），天津市自然科学基金（07JCYBJC17100）资助*通讯作者：田心 Email：tianx@- 1 -释放的L-谷氨酸增加时可以诱发LTP的表达。
在海马，各个突触之间递质释放的概率和突触上的AMPA受体的数量都是高度差异的，这种差异在发育过程中还被放大，因为突触的成熟和突触内的囊泡的大小和数量[5]以及AMPA受体的数量[6]都是相关的。
Benke通过脑片水平上的LTP实验[7]研究，发现从出生后13天至15天的大鼠制备的海马脑片上CA1区突触上的LTP有两种表达机制：AMPA单通道电导率的增加和AMPA受体数量的增加。
为了验证这两种机制都参与了LTP的表达，Palmer等[8]研究了出生后6天的大鼠海马脑片的LTP表达，他们发现了两种不同的表达机制：递质释放概率的增加或是功能释放位点的增加以及AMPA受体单通道电导率的下降。
这个结果揭示了突触上LTP的又一完全不同的表达机制。
3.海马脑片上诱导产生的LTP的特征和脑片的恢复条件相关Bliss和Lomo在活体标本上首次发现长时程增强在神经元网络编码记忆中起到重要作用[9]，但在描述其机制方面则是在体外脑片上取得重大进展的[10]。
维持脑片活性有两种不同的技术：交界式脑片孵育：脑片部分浸入人工脑脊液（ACSF）中，上表面暴露在湿化的含95% O2和5% CO2的气体，这种孵育方式，脑片得到氧气是通过氧气在脑片上表面的扩散；全浸式脑片孵育：脑片全部浸入在人工脑脊液中，在这种孵育方式中，脑片是从溶解在人工脑脊液中得到氧气。
孵育脑片方式的选用取决于实验目的，例如当采用共聚焦成像技术时采用全浸式脑片孵育。
这两种不同的脑片孵育方式对脑片的细胞生理有不同的影响，例如，最近研究发现α-钙调蛋白依赖性激酶ІІ的磷酸化，这种酶在LTP 诱导中起关键作用，在全浸式脑片中短暂升高，而在交界式脑片孵育方式中则持续降低[11]。
脑片切片后，必须恢复1.5小时后才开始记录，在恢复和记录过程中不一定要采用同一种孵育方式。
Capron等人[12]通过实验发现脑片恢复期采用全浸式孵育时有助于长效的LTP的诱导和维持，在实验中的ACSF中含有的Mg2+的浓度为1mM时，恢复期采用全浸式和交界式孵育脑片，通过单个高频刺激脉冲串（100Hz，1s）诱导产生的LTP的维持具有重大影响，当恢复期和记录期都采用交界式孵育时，由单个脉冲引出的场兴奋性突触后电位（field excitatory post-synaptic potential, fEPSP）的初始斜率增强值可达到177±9%，4小时后降到111±7%，这个水平和诱导前无明显差异，LTP的持续时间由fEPSP的斜率增高到和基线无明显差异为1.5小时，相比较而言，当脑片恢复期采用全浸式，而记录期采用交界式时，单个脉冲（100Hz，1s）引起一个强烈的长效的LTP，它的起始值为正常基线的268±20%，十分钟后降至198±14%，然后稳定在这一水平，4小时后为基线的189±4%，这个值明显高于恢复期和记录期都采用交界式的记录值，他们还发现这种效应的产生和神经元的兴奋性改变没有联系，因为两种实验方式下fEPSP基线值是相似的，fEPSP发生变化时间也是相似的。
Capron等人还研究了采用全浸式-交界式的实验模式，Mg2+浓度为1mM，通过单个刺激脉冲引起的L-LTP的特征，当脑片从30分钟前到LTP产生后的45分钟往孵育的溶液里加入一种蛋白合成抑制剂CHX时，长时程增强的后一阶段就消失了，在CHX浓度为80μM时，LTP 产生4h后降到基线的135±16%这和对照组的测量值有显著差异（p＜0.05）而和基线水平无显著差异(p=0.11）。
他们在自己的实验条件下发现通过一串脉冲诱导的长效的LTP是依赖于蛋白合成的，然而蛋白合成是通过ERK或者P42/14MAPK途径而不是依赖于PKA信号途径，- 2 -因为当孵育的脑片暴露在PKA的抑制剂KT5720（1μM）时，由刺激脉冲诱导产生的LTP4小时后值为基线的162±21%，和对照组值无明显差异（p=0.35）但和基线值有显著差异（p＜0.5），相比较，当脑片暴露在一种MEK的抑制剂U0126（20Μm），（MEK是ERK的特异性激活酶），诱导产生的LTP4小时后值降为133±16%）明显低于对照组（p＜0.5）而和基线无显著差异（p=0.11）。
4.通过活化D3多巴胺受体增强海马脑片CA1区的LTP在海马CA1区，LTP被多种神经递质调节，其中之一是多巴胺[13]。
这种对海马CA1区突触可塑性的调节是通过激活多巴胺受体[14]，已经有许多研究者通过应用外源性多巴胺受体激动剂/拮抗剂来研究其对海马脑片CA1区LTP的影响。
比如，Otmakhova和Lisman[15]通过应用多巴胺D1/D5激动剂使诱导产生的LTP幅度增大，Swanson-Park等[16]应用D1/D5拮抗剂SCH23390则产生了海马脑片和活体上的LTP幅度的下降， Li 等[17]发现多巴胺激动剂也改变了LTP的阈值，这样的话一个微弱的刺激也可以在平时不产生LTP时产生LTP，多巴胺已经被证明参与调整海马CA1区的LTP。
Swant 和Wagner[18]应用从成年雄性S-D大鼠中制备的海马脑片，通过显微镜去除海马CA3区后，将CA1区脑片在氧饱和的标准脑脊液中孵育并持续通氧1小时后开始进行实验。
他们采用细胞外记录技术，把充灌了标准脑脊液的细胞外记录电极（尖端直径为1μm）定位在CA1区的辐射层，通过位于CA3或在记录电极的下脚边的双刺激电极诱发场兴奋性突触后电位（field excitatory post-synaptic potential, fEPSP），刺激脉冲由单个持续时间为300μsec，电流强度为30-125μA方波组成，数据以10kHz的采样频率采集，用1kHz低通滤波，通过pCLAMP9.2软件分析。
他们选用GBR12935（一种多巴胺转运体阻断剂），SCH23390（特异性选择D1/D5多巴胺受体阻断剂），7-OH-DPAT（D3多巴胺受体激动剂），U99194（D3多巴胺受体阻制剂）等药物进行了实验，通过刺激Schaffer侧枝在CA1区辐射层记录fEPSP，并通过比较对照组和不同给药组的刺激反映曲线来确定所给药物所起的作用。
通过比较对照组和GBR12935处理组的刺激反映曲线，显示两组fEPSP反应基线无明显差异说明GBR12935并不影响突触的应答，但是在正常对照组强直后30分钟LTP的正常幅度为1.57±0.05而应用GBR12935处理过的脑片强直后30分钟LTP的幅度显著提高到1.94±0.11（p＜0.05），他们还对各种GBR12935浓度对LTP的影响都做了实验，发现在GBR12935浓度为100nM时p＜0.05，浓度在300nM时p ＜0.01，浓度在1μM时p＜0.001。
图1 GBR12935浓度和标准化了的LTP强度值直方图(摘自Swant 和Wagner[18]，2006) Fig.1 The bargraph of GBR12935 concentration and normalized LTP magnitude- 3 -以上是他们实验所得到的GBR12935浓度和标准化了的LTP强度值直方图。
他们为了进一步研究GBR12935对LTP的作用机制在GBR12935作用前30分钟加入多巴胺D1/D5拮抗剂SCH23390或D3拮抗剂U99194，他们发现D1/D5拮抗剂的加入不会明显改变GBR12935对LTP的影响，在同时存在SCH23390（1μM）和GBR23390（1μM）时，LTP的幅值显著增加到1.90±0.14，而在D3拮抗剂U99194可以阻断GBR12935对LTP的增强作用，在同时存在U99194（1μM）和GBR12935（1μM）时LTP的幅值为1.58±0.08，但是这种拮抗剂的作用并不是因为U99194产生了对LTP的全面下降，因为脑片单独使用U99194处理后，LTP的幅值和空白对照无差异.单胺转运蛋白的阻断会增加内源性单胺神经递质的活化，多巴胺转运体（DAT）拮抗剂对LTP的影响是通过在海马脑片上使用场兴奋性突触后电位（fEPSP）的记录来评价[19]的，使用DAT特异性的阻断剂GBR12935（100nM）就可以对海马Schaffer侧枝突触的LTP有明显的增强作用。
