猫17区和18区神经元时间和速度特性的比较

关于视觉信息输入视皮层的方式,一直存在着串行输入和并行输入两种不同的观点。串行理论认为皮层17,18和19区分别代表信息加工的不同等级,每一级相继地从其前一级接受输入,经过逐级加工,使得神经元的特征选择性不断得到加强。后来形态学的研究发现,猫背外膝体的纤维不只是投射到17区,也投射到18区和19区,提示17,18和19区可能同属于初级视皮层,它们并行地接受皮层下输入。 关于这3个视皮层区的功能特性以及它们在视觉信息处理中的分工,目前仍处于探讨之中。本项研究将通过对17区和18区神经元以及对同一皮层区内简单细胞和复杂细胞时间和速度特性的比较,来进一步确定这两类神经元和这两个皮层区在视觉传入通路中的等级关系以及它们在视觉信息处理中的可能职能。     

斜视猫外侧上雪氏回在毁损皮层17—19区前后细胞的眼优势分布

在已研究过的视觉皮层中,除皮层17、18、19区之外,LS区是目前研究得最详尽的一个区域。这个区域的细胞主要对具有一定运动方向的视觉刺激敏感,而对静止的视觉刺激不敏感,也不具备方位敏感性;具有空间总和特性;大多数细胞为双眼性细胞;最优空间频率和对比敏感度均较低。早期人工斜视未导致猫LS区双眼性细胞比例的显著变化,Von Grunau认     

长时程光流刺激对猫PMLS区神经元自发活动的影响

采用胞外记录技术, 研究了猫PMLS区神经元在长时程光流刺激(包括平动、径向和旋转3种基本模式)后自发活动的变化. 结果显示, 细胞的视觉诱发反应随刺激时间的延长而下降, 在刺激撤除后, 细胞的自发活动普遍减弱. 通常在非最优方向的适应后, 细胞自发活动的下降程度较最优方向的适应后小. 此差异在平动刺激后尤为显著, 而在径向和旋转运动刺激后相对不明显. 这提示非特异的疲劳机制可能在对平动刺激的适应中起主要作用, 而对复杂光流的适应, 可能需要有较复杂的、具有方向特异性的机制参与. PMLS区可能在对较复杂运动的感知和适应、以及与此相关的运动后效应的产生中起重要作用.     

去视皮层和视剥夺不影响猫外膝体神经元的两类方向敏感特性

方向选择性是视皮层细胞重要的感受野特性。最近的工作表明,视觉系统皮层下的部分外膝体细胞(约占32％)和视网膜神经节细胞(约占25％)亦存在着方向敏感性。这种方向敏感性在去视皮层猫和视觉剥夺猫(dark--reared cat)外膝体神经元也存在。周逸峰等依反应特性将外膝体的方向敏感性细胞分为两类,其中一类只在以刺激后时间直方图(PSTH)的富里叶变换(FFC)基频幅度为反应指标的情况下才呈现方向敏感性。另一类细胞则以FFC基频幅度和细胞平均发放等为反应指标的情况下均呈现方向敏感性,其中一些细胞对移动光棒和移动光点刺激亦呈现方向敏感性。两类方向敏感性细胞约各占50％。     

衰老对猕猴视觉反应潜伏期及反应变异性的影响

在个体老化过程中, 视觉系统会表现出功能性衰退[1]. 与这一衰退相关的神经机制正逐渐被揭示出来. 研究结果表明, 与年轻猴相比, 老年猴视网膜神经节细胞和丘脑外侧膝状体(LGN)并没有显著的结构或功能性改变[1,2]. 但在视觉皮层, 我们发现了细胞功能受到衰老过程影响的证据, 比如老年猴[2,3]和老年猫[4]的初级视皮层(V1)细胞, 都出现了方位、方向选择性的显著降低, 老年猴纹状外皮层(V2)也显示出相似的功能性衰退1). 最近, 我们还报道了老年猴V1和V2区细胞对视觉刺激的反应潜伏期显著延长[5]...................     

猫外膝体细胞对光栅刺激图形适应的时间特性

研究了猫外膝体细胞对扫描正弦光栅刺激产生的图形适应的反应时间特性,结果表明：与这视皮层细胞类似,外膝体细胞适应后与适应前相比反应幅度降低,潜伏期延长,但与之不同的是,外膝体细胞适应后反应的基频相位提前了,这暗示长潜伏期原抑制作用可能参与外膝体适应的形成,也说明外膝体细胞的适应现象可能存在与视皮层细胞不同的形成机制。     

去除视皮层的猫外膝体神经元方位、方向选择性的初步有序排列

自 Levick 等首次发现并定量研究猫视网膜神经节细胞的方位倾向性以来,视觉系统皮层下细胞的方位选择性正引起人们越来越大的兴趣.Shou 等人对猫外膝体细胞的方位选择性进行了详细的定量研究,他们发现相邻外膝体细胞具有相近的最优方位,故具有初步的有序排列.这种有序的排列对不同细胞类型(ON,OFF,X,Y)、感受野在视网膜上不同位置的细胞均存在,可能为视皮层细胞的方位功能柱提供一种预安排.近来的工作发现猫外膝     

皮层体感I区躯体伤害感受神经元与非伤害感受神经元的形态学特征

应用细胞内记录及标记技术,从神经元水平探讨大脑皮层在伤害感受及其调制中的作用．强电脉冲刺激隐神经模拟躯体痛,观察了猫皮层体感Ｉ区 ６５４个伤害感受神经元对刺激隐神经的诱发反应后,对３０个（伤害及非伤害）神经元电泳Ｎｅｕｒｏｂｉｏｔｉｎ进行胞内标记,以显示神经元在皮层内的分布及形态特点．Ｎｅｕｒｏｂｉｏｔｉｎ标记细胞图象三维重建表明,电生理机能不同的伤害感受神经元与非伤害感受神经元在形态特征方面也存在差异（Ｐ＜０．０１）．此结果在细胞水平为阐明皮层体感区在伤害感受性反应中的作用提供了实验资料,进一步从形态学方面为痛觉特异性学说提供了新的补充依据．     

短时程高眼压对猫外膝体细胞感受野特性的影响

为了研究猫外侧膝状体(LGN)细胞多种感受野特性在短时程眼内压升高前后的差异性变化, 采用前房穿刺直接施加眼压的方法, 保持眼内灌注压为30 mmHg(1 mmHg = 1.33322×10² Pa), 胞外记录了猫LGN细胞对同心圆光斑、光环刺激和对高、低空间频率移动光栅刺激的反应. 实验结果表明, 所记录不同类型LGN细胞及感受野不同组分的反应在眼内压升高后都明显下降. 采用同心圆光斑和光环刺激时, Y细胞比X细胞对眼内压升高有更强的耐受性, 细胞的周边反应比中心反应对眼内压升高更敏感, 眼内压升高对细胞的峰发放较平均发放影响小; X细胞对高空间频率移动光栅刺激的反应对眼内压升高更敏感. 上述实验结果提示, 短时程眼内压升高对LGN不同类型细胞和感受野特性的不同影响, 可能反映视网膜上不同结构的缺血影响了相关的神经通路.     

皮层体感Ⅰ区躯体伤害感受神经元与非伤害感受神经元的形态学特征

应用细胞内记录及标记技术,从神经元水平探讨大脑皮层在伤害感受及其调制中的作用。强电脉冲刺激隐神经模拟躯体痛,观察了猫皮层体感Ⅰ区６５４个伤害受神经元对刺激隐神经的诱发反应后,对３０个（伤害及非伤害）神经元电泳Ｎｅｕｒｏｂｉｏｔｉｎ进行胞内标记,以显示神经元在皮层内的分布及形态特点。Ｎｅｕｒｏｂｉｏｔｉｎ标记细胞图象三维重建表明,电生理机能不同的伤害感受神经元与非伤害感受神经元在形态特征方面也存在着     

猫视皮层神经元时间特性与空间特性的关系

视皮层神经元能精确地分析外部图象的时间和空间模式.它的时间调谐特性和空间调谐特性是相对稳定的.这一特点使我们有可能分别地研究视皮层神经元的时间特性和空间特性,并分析两者之间可能存在的关系.1 方法本文的方法细节与文献[2]相同.仅列举要点如下:1.1 动物准备、刺激和记录动物麻醉和麻痹后,将头部固定在立体定位仪上,在对应于17和18区的部位做颅骨钻孔手术.刺激图形采用正弦调制的移动光栅,刺激屏幕中心对准感受野中心,屏幕的视角范围为20×20°.用玻璃绝缘的钨丝微电极记录单个神经细胞放电;放电信号由计算机采集,作成刺激后时间直方图(post-stimulus-time-histogram,PSTH).对各种刺激条件下的PSTH进行Fourier(FFT)分析,计算反应的基频和直流分量的幅度,并根据基频与直流分量之比计算相对调制度(RM),RM大于1的划分为简单细胞;RM小于1的划分为复杂细胞.测定皮层细胞在不同空间频率和不同时间频率下的放电频率,分别作成空间频率调谐曲线和时间频率调谐曲线,并根据曲线的峰值确定每一个被记录细胞的最佳空间频率和最佳时间频率.1.2 整合时间的计算     

鲫鱼视网膜双极细胞在暗中的压抑

硬骨鱼的视网膜,视锥系统在长时间暗适应后受到强烈的压抑.Raynauld 等(1979)发现,金鱼视网膜中双拮抗型神经节细胞在暗适应2h 后,对光完全没有反应.杨雄里等报道,仅接受视锥输入的水平细胞(视锥水平细胞)的光反应性在长时间(>2h)暗适应后受到强烈的压抑.双极细胞处于自光感受器至神经节细胞的信息传递的直接通路上,长时间暗适应对双极细胞反应性的影响迄今未见报道.本工作应用完整的在位眼杯标本,发现接受视锥信号的超极化双极细胞,其感受野周围的对光去极化反应在长时间(>2h)暗适应后受到强烈压抑,连续闪光使之增大.     

切除大白鼠一侧视皮层对另一侧皮层内视觉诱发电位的影响

大白鼠的视神经纤维有95％交叉到对侧,尽管如此,它们的视皮层上却仍有相当大的双眼反应区,在双眼区有60％的细胞为双眼细胞,而且在17-18a边界一带这个比例还要高(在整理中),可能的解释是17-18a边界有大量来自对侧相应区域的胼胝体纤维末梢,本文报道切除一侧视皮层对另一侧皮层内诱发电位(VEPs)的影响,以说明胼胝体纤维对VEP的作用。     

同步化响应:视-脑信息处理的新进展

１９８９年猫的初级视皮层上,发现了刺激诱发的神经元群活动的γ同步振荡现象,在这之后,视－脑研究进入了一个新时期,如何理解视觉系统自然就成为一个至关重要的科学方法论问题,从信息处理,非线性动力学和神经网络的观点出发,对当前视觉研究中的由神经元群对外部世界客体的同步化响应所涉及到的几个主要方面进入深入评述,强调指出,神经表象是视觉系统作为智能信息处理的独有特点,是视觉计算理论的核心概念,子波变换是多尺     

从信息处理的观点谈视觉研究

一、视觉研究的主要目的和途径眼睛是人类最重要的感觉器官。由眼和脑组成的视觉系统所处理的信息约占人的全部感觉信息的90％。研究人类视觉的目的,简单地说,就是要理解人是怎样通过观看完成认知任务的,从而为解释大脑究竟是怎样工作的这个最吸引人的神经科学问题提供一个正确的答案,为制造具有人的视觉功能的新型机器提供必要的生物学依据。在神经生理学和神经解剖学方面,人们建立了神经网络的“侧抑制”概念,建立了视网膜神经节细胞、外侧膝状体细胞、初级视皮层神经元的“感受野”     

剌激猫“怒叫中枢”引起发音的机制

一、前言发音的神经生理及神经解剖学基础已在多种动物进行过研究。我们以往的工作表明,电刺激猫中脑尾端外侧被盖的楔状下核一局部区域,可引起猫怒叫及肢体运动等交感反应,如扩瞳、竖毛、攻击或逃跑等行为,并将此区称为“怒叫中枢”(Groaning Center,GC)。近年来的一些工作证明,电刺激一些动物的中脑中央灰质(Periaqueductal Grey,PG)及邻近被盖区     

刺激图形对外膝体细胞图形适应的影响

分别以条形光栅和环形光栅作为刺激, 研究了猫外膝体细胞对运动正弦光栅刺激产生的图形适应. 结果表明, 用两种光栅刺激时, 外膝体细胞均产生了明显的图形适应现象, 但用环形光栅刺激时, 外膝体细胞的发放和图形适应程度均明显高于条形光栅的相应结果. 环形光栅和条形光栅在空间频率、时间频率和对比度等参数上均相同, 但外膝体细胞对它们的反应和适应程度却不同. 这一结果与心理学对上述两种运动光栅的适应现象和后效应相一致, 可能反映了这一心理学现象的皮层下神经机制.     

结合光遗传神经调控技术的仿生嗅觉传感系统的研究进展

嗅觉系统是一个极其巧妙的化学感受器,嗅感觉神经元对外界的气味刺激产生响应,然后将此信号传递到嗅球进行信号的整合和处理,最终传递到嗅皮层,嗅皮层作为嗅感觉系统的最高级皮层识别出气味信息,这种响应和传递过程具有高度的灵敏性、特异性和快速性.光遗传学是近年来国际上一个新的发展方向,通过光控制神经细胞可诱发细胞按照某一特定频率发放.仿生嗅觉传感器是一种新型化学传感仿生技术,它以嗅觉受体、细胞、组织等生物材料为敏感元件,结合二级变换器实现对气味物质的特异性和高灵敏的检测,从而达到类似生物体嗅觉的检测性能,将其与光遗传技术结合,可以更深入研究仿生嗅觉系统传递的机制.本文概述了近年来国际上光遗传技术在嗅觉机制研究中的研究进展,并结合光遗传在仿生嗅觉传感技术的研究和我们的研究工作,展望了未来该领域可能的发展前景.     

光驱动微纳马达的运动机理及其性能

微纳马达是指在外界各种能量(光、电、磁、热、化学能等)的刺激下,具有运动性能(包括转动、翻转、梭动、收缩、聚集等)且尺寸为微米或纳米级的微观器件.相对于传统的微纳颗粒而言,微纳马达的可控运行的特性使之在应对未来生物临床、环境治理、微纳器械、微纳加工等领域的实际问题时具备明显优势.光驱动微纳马达作为本领域十分重要的一种类型,由于具有运动远程可控的独特性能而备受关注.本文首先对微纳马达进行了简单的介绍,然后详细地介绍光驱动微纳马达设计的基本原则及驱动机理、光驱动马达的分类、运动特征以及潜在应用,最后对光驱动微纳马达目前面临的挑战以及未来的发展进行了评述.     

猫外膝体细胞对二阶信号刺激的时间反应特性

视觉系统不仅能通过亮度的不同, 还可以通过对比度、纹理等信息从背景环境中识别出物体. 视觉研究中常把前一种由亮度信息产生的信号称为一阶信号, 后一种由非平均亮度变化信息(如对比度、纹理等)产生的信号称为二阶信号. 视觉系统中二阶信号和一阶信号的处理是由相同还是不同的通路来完成的, 这是研究者们广泛关心的问题. 本研究采用在体胞外记录的方法研究了猫外膝体细胞对二阶信号刺激的时间频率反应特性. 结果显示, 大多数外膝体细胞对二阶信号存在调制反应, 但反应强度低于对应的一阶信号, 且两类信号反应差异的程度随时间频率的增高而逐渐增大, 同时二阶信号反应中的非线性成分与线性成分的比值要显著高于一阶信号反应. 结果还显示, 外膝体神经元中的Y细胞对二阶信号的反应强度要高于X细胞, 提示Y细胞可能在二阶信号的传递过程中起着更主要的作用. 结果揭示, 在猫外膝体上一阶信号和二阶信号的处理可能是由两类不同的传递通路来完成的.