生后早期大鼠视皮层锥体神经元的电学特性

生后早期大鼠视皮层锥体神经元的电学

特性

（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）

作者：孟凯，李延海，谢雯，张莉，李萍，韩太真

【摘要】目的观察生后早期大鼠视皮层Ⅱ/Ⅲ层锥体神经元的电学特性。方法采用膜片钳全细胞记录结合显微镜直视细胞技术，在急性分离的大鼠视皮层脑片标本上，探讨生后早期大鼠视皮层Ⅱ/Ⅲ层锥体神经元的被动和主动电学特性以及动作电位(AP)的发放特征。结果生后11～13d(P 11～13)大鼠锥体神经元静息电位为(-56.6±1.8)mV，输入阻抗为(185.4±2.7)MΩ，膜电容为(77.9±2.2)pF，时间常数为(16.9±2.4)ms。AP的幅值和时程分别为(97.7±2.7)mV和(2.3±0.1)ms，阈电位为(-31.8±1.4)mV，后超极化电位为(-65.3±1.3)mV。在受到长的强度不变的去极化电流时，多数神经元表现出明显的锋电位频率适应。AP发放时其稳定放电频率约为第1个放电频率的(30.4±9.4)%。结论 P 11～13大鼠视皮层的锥体神经元的电学特性与成年大鼠不完全相同，大多数的神经元表现出规则放电形式，但其放电频率的适应程度较小。

【关键词】电学特性;大鼠;视皮层;膜片钳

ABSTRACT: Objective To investigate the electrophysiological properties of layer Ⅱ/Ⅲpyramidal neurons of the early postnatal stage rat visual cortex.Methods By using the whole cell patch clamp recording technique combined with direct visualization of cells, we studied the passive and active electrophysiological properties as well as firing properties of layer Ⅱ/Ⅲ pyramidal neurons in acute rat visual cortical slices.Results Resting membrane potential, input resistance, membrane capacitance and membrane time constant of pyramidal neurons at postnatal days 11-13 (P 11-13) were (-56.6±1.8)mV, (185.4±2.7)MΩ, (77.9±2.2)pF and (16.9±2.4)ms, respectively. Action potential amplitude and duration were (97.7±2.7)mV and (2.3±0.1)ms, respectively. Threshold potential was (-31.8±1.2)mV and afterdepolarizing potential was (-65.3±1.1)mV. When presented with long depolarizing current pulse of constant amplitude, most of the neurons exhibited pronounced adaptation of spike frequency. The steady state firing frequency was (30.4±9.4)% of the first interval firing frequency.Conclusion The electrophysiological properties of layer Ⅱ/Ⅲpyramidal neurons of the early postnatal stage rat visual cortex are not fully mature. Most of the neurons display regular firing

patterns, but the degree of firing frequency adaptation is relatively small.

KEY WORDS: electrophysiological properties; rat; visual cortex; patch clamp

锥体神经元是皮层的投射神经元，它发出的轴突投射皮层及皮层下区域，具有远距离传送信息的功能;而非锥体神经元主要在皮层内形成局部回路。了解新皮层神经元的电学特性是认识神经元在神经网络中的作用和功能的关键要素[1]。神经元的电学特性，不仅显著影响神经元的输入输出关系(input output relationships)及神经元和神经回路的活动[2]，而且可作为判定神经元种类的标准。不同脑区皮层锥体神经元的电学特性不完全相同，一般而言，在受到较长时间的刺激时，其动作电位(action potential, AP)的发放有适应性，即为规则放电(regular spiking)，但不同的神经元其频率的适应程度、AP的特性、后超极化电位(afterdepolarizing potential, AHP)的大小及持续时间等则有较大的差异[3]。此外，神经元的内在膜特性还能反映出神经元的成熟状态，因而它们又可作为评估神经元成熟程度的重要指标之一[4]。资料显示，生后前10d内神经元电学特性变化最大，在生后的前两周内，神经元电学特性随发育变化很快，到第3周末接近成年时的水平[58]。之前有关视皮层Ⅱ/Ⅲ层锥体神经元电生理特性的研究资料，主要是采用常规细胞内记录方法获得的，如1990年MASON等[9]采用此方法探讨了成年大鼠视皮层Ⅱ/Ⅲ层锥体神经元的电学特性，至今仍作为重要的参考资料。本研究中，