自愿转轮运动对抑郁模型大鼠学习记忆能力及海马齿状回一氧化氮合酶表达的影响

目的：观察4周自愿转轮运动对慢性应激致抑郁大鼠绝望行为及空间学习记忆能力和海马DG区nNOS表达的影响.方法：30只SD大鼠随机分为对照组、应激模型组及应激运动组,应激模型组及应激运动组大鼠建立慢性不可预见性应激（chronic unpredictable mild stress,CUMS）抑郁模型,同时应激运动组大鼠进行4周自愿转轮运动.运动及应激结束后通过强迫游泳实验及八臂迷宫实验等方法测试大鼠行为学指标变化,免疫组织化学法检测大鼠海马DG区nNOS神经元的表达.结果：（1）与对照组相比,慢性应激致抑郁大鼠强迫游泳实验中大鼠不动时间延长,八臂迷宫实验中应激大鼠完成八臂迷宫时间显著延长,工作记忆错误次数、参考记忆错误次数及总记忆错误次数均显著增加;海马DG区nNOS表达显著增强.（2）与应激模型组比较,应激运动组大鼠强迫游泳实验中大鼠不动时间缩短,八臂迷宫实验中应激运动组大鼠完成八臂迷宫时间显著缩短,参考记忆错误次数及总记忆错误次数均显著减少,海马DG区nNOS表达减弱.结论：自愿转轮运动可改善抑郁模型大鼠的绝望行为、提高大鼠学习记忆能力,机理可能与长期自愿转轮运动减弱抑郁大鼠海马DG区nNOS表达导致NO神经毒性减弱有关.     

慢性应激性抑郁发生中海马糖皮质激素对BDNF的影响

为证明慢性应激性抑郁的发生与应激引起的糖皮质激素(Glucocorticoids,GCs)分泌增加,导致海马脑源性神经营养因子(Brain Derived Neurothrophic Factor,BDNF)表达抑制有关.实验用大鼠通过建立慢性不可预见性温和应激(Chronic Unpredictable Mild Stress,CUMS)抑郁模型,通过海马微量注射皮质酮及糖皮质激素受体拮抗剂米司非酮,然后测量体重,观测行为学表现,并用酶联免疫吸附法检测海马内GCs和BNDF含量.结果显示:CUMS明显诱发大鼠抑郁样行为,海马组织中皮质酮明显升高,BDNF水平明显下降.海马微量注射米司非酮,使CUMS诱发的大鼠抑郁样行为明显改善,且BDNF水平明显升高.正常大鼠海马微量注射皮质酮后,表现出与CUMS组相似的抑郁样行为,且海马组织中BDNF明显下降.以上结果表明,慢性应激引起大鼠海马皮质酮明显升高,使海马BDNF表达明显减少,导致抑郁发生.糖皮质激素Ⅱ型受体(Glucocorticoids Receptor,GR)起着重要作用.     

安神方颗粒对CUMS大鼠递质代谢与炎症反应的影响

目的:探讨安神方颗粒对慢性应激抑郁模型大鼠行为学以及递质代谢和炎症反应的影响.方法:30只Wistar大鼠随机分为空白组、模型组、安神方颗粒组,每组10只;除空白组外,其余各组大鼠进行2周的慢性温和不可预知应激(CUMS)刺激;在后续3周进行CUMS 1 h前,安神方颗粒组每天给予安神方颗粒质量分数40 g/kg灌胃,空白组和模型组给予等体积生理盐水灌胃.观察各组大鼠治疗前后的体质量变化;运用强迫游泳(FST)和糖水偏好实验(SPT)评估大鼠抑郁行为的变化;通过ELISA法检测大鼠海马组织中炎症因子白细胞介素-1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的含量,并通过Western blotting和免疫荧光检测大鼠海马BDNF和GABA_ARα2表达情况.结果:与空白组比较,模型组大鼠体质量增加缓慢(P 0. 01),FST累积不动时间明显延长(P 0. 01),糖水偏好值减少(P 0. 01),海马BDNF和GABA_ARα2表达水平下降(P 0. 01);与模型组比较,安神方颗粒组大鼠体质量增长较快(P 0. 01),FST累积不动时间明显缩短(P 0. 01),糖水偏好值升高(P 0. 01),海马组织中炎症因子IL-1β和TNF-α的含量降低,BDNF和GABA_ARα2表达水平上升(P 0. 01).结论:安神方颗粒可能参与干预炎症因子IL-1β和TNF-α上调海马组织BDNF和GABA_ARα2的表达,从而发挥抗抑郁的作用.     

跑台运动对抑郁模型大鼠学习记忆及海马CA1区BDNF表达的影响

目的：观察4周跑台运动对慢性应激致抑郁大鼠空间学习记忆能力,血浆皮质醇（Cortisol,cort）含量和海马CA1区脑源性神经营养因子（Brain Derived Neurotrophic Factor,BDNF）表达的影响.方法：30只SD大鼠随机分为正常对照组、应激模型组及应激运动组,制作慢性不可预见性应激模型,用八臂迷宫实验观察各组大鼠学习记忆等行为学指标的变化,放射免疫法测试大鼠血浆cort含量,免疫组织化学结合图像半定量方法对海马CA1区BDNF神经元的数量及面积进行测量和分析.结果：慢性应激致抑郁大鼠血浆cort含量增加,八臂迷宫实验中应激大鼠完成八臂迷宫时间显著延长,工作记忆错误次数、参考记忆错误次数及总记忆错误次数均显著增加,海马CA1区BDNF表达减弱.而长期跑台运动可以显著改善抑郁模型大鼠的学习记忆能力,血浆cort含量降低,海马CA1区BDNF表达增强.结论：跑台运动可改善抑郁模型大鼠的学习记忆能力,机理可能与长期运动降低抑郁大鼠的血浆cort水平、拮抗HPA轴功能亢进及增强海马CA1区BDNF的表达有关.     

枳菊解郁汤对抑郁模型小鼠学习记忆能力及海马和前脑皮层BDNF表达的影响

探讨枳菊解郁汤对慢性应激抑郁模型小鼠的影响.方法:通过旷场实验、Morris水迷宫实验,检测各组小鼠行为和学习记忆能力的变化;采用免疫组织化学方法检测脑源性神经营养因子(BDNF)在海马和前脑皮层的表达.结果:与模型组小鼠相比,枳菊解郁汤中剂量和高剂量组小鼠在新异环境下的自发活动和探究行为明显增加(P0.05,P0.05);空间学习记忆能力明显增强(P0.05);BDNF在海马的CA1、CA3和DG区及前脑皮层的表达明显增加(P0.05).结论:枳菊解郁汤的抗抑郁作用可能与海马和前脑皮层BDNF表达的上调有关.     

慢性束缚应激性抑郁与雌性小鼠雌激素和海马雌激素受体的关系

采用慢性束缚应激抑郁模型,通过强迫游泳测试(Forced swimming test,FST)和免疫组织化学方法,探讨了慢性束缚应激对雌性小鼠海马雌激素受体(Estrogen receptor,ER)和行为表现的影响.结果显示:与对照组相比,慢性束缚应激小鼠的体重降低或增长速度明显减慢,FST不动时间增长(P＜0.01),ER表达下降(P＜0.01);卵巢切除后的小鼠在行为表现和ER表达与慢性束缚应激组的结果相似;与应激组相比,应激同时周期性外源补充雌激素,小鼠体重增长速度加快,FST不动时间明显减少(P＜0.01),而ER表达明显下降(P＜0.01).结果表明,慢性束缚应激能诱发抑郁,慢性束缚应激性抑郁发生与雌激素水平及雌激素受体下降有关.     

单笼饲养联合卵清蛋白制备幼龄SD大鼠支气管哮喘伴抑郁模型

目的 评价单笼饲养联合卵清蛋白致敏激发建立支气管哮喘伴抑郁样行为幼龄大鼠模型的可靠性。方法 将幼龄SD大鼠随机分为群养对照组、孤养对照组、群养哮喘组和孤养哮喘组。采用单笼和群笼饲养结合卵清蛋白-氢氧化铝混悬液腹腔注射致敏,卵清蛋白0.9%氯化钠溶液雾化激发制备支气管哮喘伴抑郁样行为大鼠模型。观察并记录大鼠体质量、体征、肺组织病理情况、静脉血中白细胞计数及分类、血清中IL-4及BDNF水平,同时采用糖水消耗实验及强迫游泳实验进行行为学评价。结果 与两对照组比较,群养哮喘组体质量增长缓慢(P<0.05),孤养哮喘组体质量增长明显缓慢(P<0.05);群养哮喘组及孤养哮喘组出现典型呼吸急促、抓耳挠鼻等哮喘样表现,孤养哮喘组出现活动减少、进食进水减少等抑郁样表现;肺组织出现哮喘样病理改变;全血中白细胞计数及淋巴细胞计数增高(P<0.05);血清中IL-4升高(P<0.05);与两对照组及群养哮喘组比较,血清中BDNF降低(P<0.05);糖水偏好指数降低(P<0.05);强迫游泳实验中静止不动时间延长(P<0.05)。结论 单笼饲养结合卵清蛋白致敏激发...     

海马BDNF和iNOS与慢性应激性抑郁的关系

建立慢性不可预见性抑郁动物模型,采用液体消耗实验(fluid consumption test,FCT)、敞箱实验(Open field test,OFT)和强迫游泳(Forced swimming test,FST)等方法进行行为学测试,并用免疫组织化学的方法检测海马BDNF和iNOS的表达,运用腹腔注射药物的方法探索BDNF和iNOS的作用与关系.探讨了海马脑源性神经营养因子(BDNF)和诱导型一氧化氮合酶(iNOS)在慢性应激诱导的抑郁症中的关系,及抑郁症的发病机制.与对照组相比,慢性不可预见性应激(Chronic unpredicted mild stress,CUMS)组大鼠的行为学表现能力下降,BDNF表达下降(n=8,P0.01),iNOS的表达升高(n=8,P0.01);阻断内源性BDNF大鼠的行为学表现能力也下降,iNOS的表达升高(n=7,P0.01);而海马微量注射iNOS的抑制剂SMT均可反转CUMS和BDNF抑制剂所导致的行为学表现能力下降的现象.慢性不可预见性应激引起海马BDNF表达下降,NO过高而导致抑郁.BDNF对神经元具有保护作用,BDNF的抗抑郁作用可能是通过抑制iNOS的表达而起作用的.提示BDNF等神经保护因子通过抑制iNOS的过量表达而保护脑组织可能是治疗抑郁症的一个重要途径.     

叶酸对PCPA模型大鼠的抗抑郁作用

基于对氯苯丙氨酸(PCPA)抑郁模型,将60只Sprague-Dawley(SD)大鼠随机分为对照组、模型组、氟西汀组和叶酸组(50mg/kg,75mg/kg),通过悬尾、强迫游泳实验和糖水消耗量实验评价大鼠抑郁行为,探究了叶酸的抗抑郁效果及其作用机制。采用高效液相色谱法(HPLC)测定大鼠体内血清皮质酮及脑组织中5-HT神经递质的含量。结果显示,PCPA模型大鼠情绪低落,不动时间明显增加(P0.05);血清中皮质酮含量显著上升(P0.05),联合皮质和海马脑区的5-HT含量均显著下降(P0.05)。叶酸可以显著缓解以上变化(P0.05或P0.01),叶酸对PCPA模型的抗抑郁作用可能与降低大鼠血清皮质酮含量,进而提高前额叶联合皮质与海马5-HT水平有关。     

大豆甙元磺酸钠抗抑郁作用的研究

为探讨大豆甙元磺酸钠对ICR小鼠抑郁性行为的影响,采用不同剂量大豆甙元磺酸盐(50、75、100、1251、50 mg/kg)每天腹腔给药(i.p.),对照组为同体积的生理盐水(i.p.),阳性对照组为同体积的盐酸氟西汀(10 mg/kg).给药期间或结束后用强迫游泳抑郁行为测试方法(Forcedswimming test,FST),观察并记录各组游泳不动时间(s),并进行统计分析.结果显示,雄性ICR小鼠第7 d测试结果与对照组相比,显著降低游泳不动时间(P<0.05);第14天测试75 mg/kg组和125 mg/kg组与对照组相比能够显著缩短不动时间(P<0.05);连续给药18 d后75 mg/kg组和100 mg/kg组与对照组相比分为显著(P<0.05)和极显著缩短不动时间(P<0.01);阳性对照(10 mg/kg)氟西汀组只有在给药18 d后显著降低雄鼠的不动时间(P<0.05).同时,各种给药剂量对于正常雌鼠或摘除卵巢雌鼠的游泳不动时间均没有显著影响.结果表明,大豆甙元磺酸盐可以降低小鼠的游泳不动时间从而发挥抗抑郁作用,而且该作用与药品的剂量、给药持续时间以及小鼠的性别密切相关,在雌、雄鼠之间的作用差异可能与大豆甙元磺酸盐的雌激素样作用有关.     

脑震荡后综合征大鼠海马的神经损伤及磁共振波谱分析

目的:探讨脑震荡损伤对大鼠海马区代谢物水平的影响及其病理机制.方法:将25只成年雄性SD大鼠随机分为对照组(n=10)和PCS组(n=15),采用Marmarou改良法复制大鼠脑震荡损伤模型,对脑震荡24h大鼠及对照组大鼠进行1H-MRS扫描后处死,对脑组织进行免疫组织化学和免疫荧光染色观察海马CA1区的残存锥体细胞和凋亡细胞的数量.结果:1H-MRS扫描结果显示,PCS组大鼠左侧海马区NAA/Cr水平(0.824±0.17)明显低于正常对照组(1.299±0.12),P<0.01;PCS组大鼠右侧海马NAA/Cr水平(0.792±0.17)明显低于正常对照组(1.287±0.18),P<0.01.PCS组大鼠海马CA1区小血管扩张淤血,锥体细胞呈代偿肥大与凋亡并存状态.免疫组织化学结果显示,PCS组大鼠海马CA1区NeuN阳性细胞数量(176.17±26.92)较正常对照组(228.33±26.34)明显减少,P<0.05;免疫荧光实验结果显示,PCS组海马CA1区凋亡细胞的数量(48.03±5.46)较正常对照组(35.49±7.75)明显增多,P<0.01.结论:脑震荡后大鼠双侧海马区神经细胞的代谢物水平均下降,海马CA1区残存锥体细胞数量减少和凋亡细胞增多,后者可能是代谢物水平变化的病理基础.     

电针治疗对脑梗死大鼠nNOS免疫阳性神经元表达的影响

目的 :研究电针对脑梗死大鼠尾壳核、海马CA1区缺血半影 (IP)区神经元型一氧化氮合酶 (nNOS)免疫阳性神经元的影响 ,为探讨针刺治疗脑梗死神经机制提供实验依据。方法 :采用线栓法建立大鼠永久性大脑中动脉栓塞的脑梗死模型 ,分为缺血组和缺血 +电针组 ;用免疫组化的方法观察尾壳核、海马CA1区IP区nNOS免疫阳性神经元表达的变化。结果 :(1)缺血组 :缺血 1d ,尾壳核IP区nNOS免疫阳性神经元深染固缩 ;缺血 7d后 ,阳性神经元数目增加 (P <0 0 5 ) ;在海马CA1区IP区 ,缺血 1d ,阳性神经元分布广 ;缺血 7d ,数目减少 (P <0 0 5 ) ;缺血 14d ,数目较缺血7d时增加 (P <0 0 5 )。 (2 )缺血 +电针组 :尾壳核IP区nNOS免疫阳性神经元数目较缺血组增加(P <0 0 5 ) ;在海马CA1区IP区 ,电针 1d ,阳性神经元分布局限 ,数目较缺血组减少 (P <0 0 1) ,电针 7d后 ,数目较缺血组增多 (P <0 0 5 )。结论 :电针对nNOS免疫阳性神经元调节具有双重性。既能减少电针 1d时海马IP区nNOS表达 ,减轻一氧化氮 (NO)的毒性作用 ;又能加速海马 (电针 7、14d)、尾壳核IP区nNOS表达的恢复     

虫草素改善脑缺血小鼠学习记忆及保护海马神经元的作用研究

采用双侧颈动脉夹闭建立脑缺血模型,分别观察造模后和造模前腹腔注射100 mg?kg-1虫草素对小鼠Y迷宫行为训练的影响以及检测海马各区神经元数量的变化.结果表明,造模前给予虫草素能明显提高小鼠的正确反应率（p0.05）,减少达标所需训练次数（p0.05）,并显著增加海马CA1区和CA3区锥体神经元数量（p0.01）.造模后给予虫草素对小鼠的正确反应率没有显著影响（p0.05）,但显著减少达标所需训练次数（p0.05）;同时,海马CA3区神经元数量显著增加（p0.01）,而CA1区没有显著变化（p0.05）.由此可见,虫草素能改善脑缺血小鼠的学习能力,预防作用似乎比治疗作用更为显著,其相关机制可能与虫草素促进海马神经元的修复有关.     

神经元兴奋性群体峰电位信号的Renyi信息表达

应用时频分布级数分析方法，提取了单次诱发群体峰电位(PS)信号的Renyi信息，并用以表征神经元的兴奋性变化．采用液压打击大鼠脑损伤模型和细胞外记录技术，记录了离体海马脑片CA1区锥体神经元PS，发现损伤侧和非损伤侧PS的Renyi信息参数值差异显著，进而分析了神经元灌流大黄酸后损伤侧PS的Renyi信息参数值的变化，研究大黄酸对神经元的超兴奋性和突触传递的作用．研究结果表明，颅脑损伤可造成海马CA1区锥体神经元的迟发性过度兴奋，大黄酸对神经元的过度兴奋有抑制作用，Renyi信息可作为反映神经元兴奋性变化的一个特征参数．     

杏花雨对血管性痴呆大鼠行为及其海马Bcl-2,Bax蛋白表达的影响

为研究杏花雨对血管性痴呆大鼠行为学及大鼠海马Bcl-2,Bax蛋白表达的影响,采用反复缺血再灌注+硝普钠方法复制出血管性痴呆(VD)动物模型,并观察银杏黄酮注射制剂杏花雨对VD大鼠的保护作用,采用Morris水迷宫检测其行为学,免疫组织化学法检测并观察其海马Bcl-2,Bax蛋白表达.研究结果显示:与假手术组相比,模型组大鼠Bcl-2,Bax蛋白表达增加(P<0.01),Bcl-2/Bax(阳性细胞数比值)显著降低,经杏花雨a,b及金纳多治疗后,与模型组相比,VD大鼠认知能力显著改善(P<0.01),海马CA1区Bcl-2阳性细胞数均有提高(P<0.05),杏花雨b组有明显提高(P<0.01);大鼠海马CA1区Bax阳性细胞数降低,尤其以杏花雨b组降低明显(P<0.01),Bax/Bcl-2也较假手术组与模型组明显提高(P<0.05).结果表明杏花雨可以改善血管性痴呆大鼠的认知能力,推测与Bcl-2,Bax蛋白表达有关.     

大鼠在空间辨别性学习记忆时海马CA1,CA3区和DG的ACh能纤维和星形胶质细胞的变化

目的通过建立大鼠空间辨别性学习记忆的动物模型,观察大鼠海马CA1,CA3区和齿状回(DG)的乙酰胆碱(ACh)能纤维密度和含量的变化以及星形胶质细胞的数量及其胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)表达的变化,从形态学上探讨中枢ACh和星形胶质细胞与空间辨别性学习记忆的关系.方法建立空间辨别性学习记忆的动物模型,采用乙酰胆碱酯酶(AChE)的组织化学染色及GFAP标记星形胶质细胞.并用显微镜方格目测系统和图像分析仪对大鼠海马CA1,CA3区及DG的GFAP免疫阳性星形胶质细胞的数量及其GFAP表达进行检测.结果模型组与对照组相比大鼠各观察部位的AChE阳性纤维的密度和含量均增高,有显著性差异(P<0.05).而空白组和游水组相比大鼠各观察部位的AChE阳性纤维的密度和含量均无显著性差异(P>0.05),模型组内各组间两两比较大鼠各观察部位的AChE阳性纤维的密度和含量均无显著性差异(P>0.05);模型组与对照组相比大鼠各观察部位的星形胶质细胞的数量及其GFAP的表达均增加,有显著性差异(P<0.05).而空白组和游水组相比大鼠各观察部位的星形胶质细胞的数量及其GFAP的表达均无显著性差异(P>0.05),模型组内各组间两两比较大鼠各观察部位的星形胶质细胞的数量及其GFAP的表达均无显著性差异(P>0.05).结论在空间辨别性学习记忆过程中,大鼠各观察部位的AChE阳性纤维的密度和含量增高,说明中枢ACh参与空间辨别性学习记忆过程;在空间辨别性学习记忆过程中,大鼠各观察部位的星形胶质细胞的数量及其GFAP表达的增加,说明星形胶质细胞参与空间辨别性学习记忆过程.     

坚果改善慢性应激致抑郁症大鼠行为学表现及其机制研究

为探讨坚果(核桃与甜杏仁)在抑郁症中的预防作用和机制.采用慢性温和不可预测应激(CMS)大鼠模型模拟抑郁症,对大鼠进行强迫游泳(FST)、糖水消耗的抑郁症行为学测试,并运用ELISA 试剂盒测定大鼠血浆皮质酮(CORT)含量,Western blot 法检测大鼠海马部脑源性营养因子(BDNF)、蛋白激酶A(PKA)和蛋白激酶C(PKC)的蛋白表达.实验结果表明,模型组FST、糖水消耗的行为学成绩明显低于正常对照组(P＜0.05),预先给予坚果各剂量(60 g·kg－1、120 g·kg－1、240 g·kg－1),可改善抑郁症大鼠的行为学成绩,提示,食用坚果可延缓抑郁症症状.血浆CORT水平测定结果显示,模型组血浆CORT含量显著高于正常对照组(P＜0.05),但坚果各剂量组对血浆CORT含量无影响(P＞0.05),提示,坚果产生延缓抑郁发生的机制可能与作用CORT途径无关联.对大鼠海马部的BDNF、PKA和PKC蛋白表达测定显示,模型组BDNF、PKA和PKC的蛋白表达均低于正常对照组(P ＜ 0.05),而经预先给与坚果的各剂量坚果组,则拮抗了模型组BDNF、PKA和PKC蛋白表达水平的下降(P＜0.05).提示,坚果在预防抑郁症作用机制可能与激活PKA、PKC激酶和增强BDNF蛋白水平的信号通路有关.因此,本实验结果初步明确,预先食用坚果可有助于延缓抑郁症的产生.这将为后续食用坚果类食物在预防抑郁症中的研究提供了一定的理论和实验依据.     

脑室注射海人酸对大白鼠学习记忆行为的影响

大白鼠脑室注射海人酸(KA)5天后,检查被动回避行为和脑组织学变化。发现受注射一侧海马的背側CA3a分区锥体细胞破坏,对长时记忆,特别是长时记忆形成能力有严重损害,对学习和短时记忆无明显影响。增大KA剂量,对锥体细胞的破坏范围也扩大,能波及CA3,CA4和CAl区锥体细胞,双侧注射KA,两侧海马的背侧锥体细胞都有损毁,但对学习记忆行为的损害程度并不增高。这些结果提示,海马背侧CA3a分区锥体细胞在被动回避反应行为的长时记忆形成中有重要意义;长时记忆与学习和短时记忆的形成,在海马结构中可能有不同的神经基础,脑室注射KA后2月,海马锥体细胞的破坏仍未见恢复,长时记忆形成能力的受损亦未能代偿。本文还讨论了海马CA3影响长时记忆过程的可能神经机理。     

Local, persistent activation of Rho GTPases during plasticity of single dendritic spines

The Rho family of GTPases have important roles in the morphogenesis of the dendritic spines of neurons in the brain and synaptic plasticity by modulating the organization of the actin cytoskeleton. Here we used two-photon fluorescence lifetime imaging microscopy to monitor the activity of two Rho GTPases-RhoA and Cdc42-in single dendritic spines undergoing structural plasticity associated with long-term potentiation in CA1 pyramidal neurons in cultured slices of rat hippocampus. When long-term volume increase was induced in a single spine using two-photon glutamate uncaging, RhoA and Cdc42 were rapidly activated in the stimulated spine. These activities decayed over about five minutes, and were then followed by a phase of persistent activation lasting more than half an hour. Although active RhoA and Cdc42 were similarly mobile, their activity patterns were different. RhoA activation diffused out of the stimulated spine and spread over about 5 μm along the dendrite. In contrast, Cdc42 activation was restricted to the stimulated spine, and exhibited a steep gradient at the spine necks. Inhibition of the Rho-Rock pathway preferentially inhibited the initial spine growth, whereas the inhibition of the Cdc42-Pak pathway blocked the maintenance of sustained structural plasticity. RhoA and Cdc42 activation depended on Ca(2+)/calmodulin-dependent kinase (CaMKII). Thus, RhoA and Cdc42 relay transient CaMKII activation to synapse-specific, long-term signalling required for spine structural plasticity.     

Analysis of calcium channels in single spines using optical fluctuation analysis

Most synapses form on small, specialized postsynaptic structures known as dendritic spines. The influx of Ca2+ ions into such spines--through synaptic receptors and voltage-sensitive Ca2+ channels (VSCCs)--triggers diverse processes that underlie synaptic plasticity. Using two-photon laser scanning microscopy, we imaged action-potential-induced transient changes in Ca2+ concentration in spines and dendrites of CA1 pyramidal neurons in rat hippocampal slices. Through analysis of the large trial-to-trial fluctuations in these transients, we have determined the number and properties of VSCCs in single spines. Here we report that each spine contains 1-20 VSCCs, and that this number increases with spine volume. We are able to detect the opening of a single VSCC on a spine. In spines located on the proximal dendritic tree, VSCCs normally open with high probability (approximately 0.5) following dendritic action potentials. Activation of GABA(B) receptors reduced this probability in apical spines to approximately 0.3 but had no effect on VSCCs in dendrites or basal spines. Our studies show that the spatial distribution of VSCC subtypes and their modulatory potential is regulated with submicrometre precision.