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摘要研究背景和目的:<br>　　大鼠初级听皮层(A1)接受来自听觉丘脑的直接信息输入,并对接受到的前级信息进行整合加工。初级听皮层在对声音信息的辨别、加工、记忆等方面发挥不可替代的作用。初级听皮层神经元对于不同声音刺激的反应形式不一,反映了不同模式声音刺激在神经系统中诱发产生不同的神经电活动并最终可能导致不同的行为学效应。<br>　　大脑奖赏系统在生物体适应环境和维持其生存发展的过程中发挥重要作用。中脑边缘多巴胺能系统是奖赏系统的核心,中脑腹侧被盖区( VTA)和位于腹侧纹状体的伏隔核(NAc)是其主要的结构基础,而多巴胺是其重要的分子基础和神经递质。中脑多巴胺能奖赏系统与大脑感觉皮层存在广泛的纤维联系,感觉信息(听觉、视觉信息)在大脑皮层中的表达受到中脑奖赏系统的调控。在听皮层,中脑VTA的激活更是能够显著影响初级听皮层特征频率的分布规律。<br>　　以往的在体神经电生理研究表明,中脑多巴胺能奖赏系统的激活能够显著影响感觉皮层的神经活动。在视皮层和听皮层,已经有研究报道多巴胺能奖赏信号能够选择性调控二者的可塑性。Bao等人的研究发现,在公认的可塑性较差的成年大鼠听皮层,当微电流刺激激活中脑VTA后,听皮层对于与电刺激配对的纯音刺激的诱发反应发生选择性改变,根据VTA电刺激与纯音刺激的配对先后顺序而发生选择性增强或减弱,而配对纯音在听皮层的代表区面积也发生相应的显著变化,暗示了中脑VTA的激活能够改变配对感觉刺激的生物学意义。但是有关中脑奖赏系统调控初级听皮层神经活动和可塑性的研究仍远未深入,可能是由于中脑奖赏系统复杂的纤维投射、多样的生物学功能以及听皮层多样的活动状态和反应特性所致。另外,先前的研究手段单一、技术局限,或者通过脑组织切片研究多巴胺递质对于听皮层活动的影响,或者利用钨丝电极细胞外多单位记录的手段研究中脑VTA激活对听皮层整体特征频率分布的影响。这些工作虽让我们了解中脑VTA对于初级听皮层活动的作用特点,但不能从单细胞水平解释中脑VTA的激活调控初级听皮层处理前级输入信息的生理机制。而对于这一机制的理解将有助于我们深入研究奖赏系统调控大脑感觉皮层功能和可塑性的生理机制,并加深对感觉皮层内信息加工处理的生物学基础问题的理解。<br>　　方法:<br>　　第一部分:初级听皮层神经元声诱发反应的电生理特征<br>　　运用在体场电位记录技术、在体细胞贴附式膜片钳技术、在体细胞外和细胞内记录技术分别从皮层整体水平和单细胞水平研究 A1神经元内在感受野特性、声诱发的A1神经元反应特征,并重点描述了两种特殊类型声诱发反应的放电特性和膜电位特性:A1神经元对纯音/噪音的差异性反应和迟发型听觉反应。<br>　　第二部分:VTA激活对初级听皮层神经元的作用及其细胞机制<br>　　首先运用在体细胞外多单位记录技术对 A1进行功能定位,进而利用细胞内记录技术在单细胞膜电位水平研究中脑VTA激活对A1神经元声诱发的兴奋性与抑制性突触后电位的影响。<br>　　结果:<br>　　第一部分:初级听皮层神经元声诱发反应的电生理特征<br>　　1.大鼠A1神经元特征频率与反应阈值存在规律性分布:特征频率位于低频区的神经元反应阈值较高,中频区神经元反应阈值较低,高频区阈值再升高。<br>　　2.在大鼠 A1中,有约10％的锥体神经元表现出对噪音反应抑制而对纯音反应增强的声诱发反应。其中,纯音刺激引起的EPSP持续时间明显长于白噪声刺激组,EPSP幅度也明显高于白噪声刺激组。<br>　　3.约30%的初级听皮层神经元同时具有短潜伏期(约10ms)的起始相(onset)听觉反应和长潜伏期的迟发型听觉反应。场电位记录、单细胞放电记录和细胞内膜电位记录均显示迟发型听觉反应潜伏期远长于onset反应潜伏期。<br>　　第二部分:VTA激活对初级听皮层神经元的作用及其细胞机制<br>　　1. VTA激活能够引起A1神经元的声诱发放电总数和放电总时间的减少,但是提高神经元在声刺激的诱发反应期内的放电密度和时间精度。<br>　　2. VTA激活后,A1神经元声诱发EPSP的时程明显缩短,但丘脑至听皮层的兴奋性输入以及A1神经元本身的兴奋性未受影响。<br>　　3. VTA激活后,A1神经元膜电位的超极化水平显著增强。<br>　　结论:<br>　　在大鼠 A1中,长潜伏期的迟发型听觉反应普遍存在,约30%的 A1神经元可同时具有短潜伏期(约10ms)的起始相(onset)听觉反应和长潜伏期的迟发型听觉反应。VTA激活后,通过环路机制,提高A1内抑制性微环路的活动水平,间接增加锥体细胞接受到的抑制性输入,导致膜电位超极化水平的增强和提前出现,从而提高A1神经元声诱发的动作电位发放密度和时间精度。