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     

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％。     

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.     

猫外膝体神经元的两类方向选择特性及其可能的模型

视皮层一些细胞具有方向选择性早已为人熟知。Barlow等在兔视网膜中发现了具方向选择性的神经节细胞。Stone等亦发现在猫视网膜上一些W类神经节细胞具明显方向选择性。Clelend和Levickts记录了猫视网膜960个神经节细胞,发现其中73个不能用同心圆式的中心一周边组织结构来解释。这些细胞可分为五类,其中一类是方向选择性细胞。最近的工作表明,正常猫和视觉剥夺猫(dark reared cat)外膝体的部分细胞亦具方向选择性。本文的主要目的在于进一步研究猫外膝体A层X、Y细胞的方向选择性,并试图给出该方向选择性的模型。     

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.     

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。     

猫外膝体中继神经元的后超极化电位

神经元的动作电位(钠锋电位)后面跟随着一个复合的后超极化电位(AHP,After-Hyperpolarization)。它是由钙依赖性钾离子通道激活产生的。已知大脑皮层锥体细胞有快、中、慢三种AHP。一般公认,快AHP(fAHP)是由一种C-(或称BK-)型钾离子通道介导的。它的时程短(20ms左右),具有强的电压依赖性,并且对低浓度的四乙酰铵(TEA)敏感。中AHP(mAHP)主要是由另一种被称作AHP-(或SK-)型钾离子通道介导的。它的时程较长(>200ms),没有明显的电压依赖性,对TEA不敏感,但是可为一种蜂毒Apamin所阻断,几个mAHP可以叠加起来。在长时程的重复放电的特殊情况下才能引出慢AHP(sAHP),它的确切的离子通道机制尚无定论,是否有机能意义也不清楚,暂不考虑。神经元离子通道多样性的表现之一是它的所谓细胞种类的特异性。不同种类的细胞具有不同的离子通道成分。如,以前的工作提示外膝体中继细胞可能只有fAHP,没有mAHP。我们在猫外膝体脑片上观察了外膝体中继细胞动作电位的后超极化电位,表明外膝体神经元只有单一的fAHP。     

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]...................     

光照对昼夜节律与警觉度的影响

近年研究发现,光照可以显著影响人类健康.光敏感视网膜神经节细胞的发现将研究者的关注点从传统的视觉信息传导通路转移至非自觉视觉信息传导通路——即将光照信息传递到非形觉相关的大脑功能区,如下丘脑视交叉上核,进而调解昼夜节律、神经内分泌等生理功能.这条通路生理功能的发挥与光照强度、性质、时间等有着密切联系.年龄相关性因素对实际入眼光照产生各方面的影响.随着不断深入研究光照对下丘脑视交叉上核昼夜节律调节作用,学者开始关注光照对警觉度的影响.我们根据国内外最新研究进展及课题组的研究成果:(1)对比了传统的自觉视觉信息传导通路与非自觉视觉信息传导通路,总结了下丘脑视交叉上核在哺乳类动物生理及行为节律调控中的重要作用;(2)汇总了光照强度、作用时间、波段等因素对非自觉视觉信息传导通路功能的影响——调解昼夜节律、认知功能、警觉度;(3)分析了老龄化群体入眼光照减少的原因、产生的后果、以及白内障摘除手术的益处;(4)总结了脑电图技术作为一种评价警觉度的指标如何客观地反映光照对非自觉视觉信息传导通路的调解作用.     

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”     

鹰鸮喉下白色羽毛的秘密

无论是喜欢早起的鸟类,还是喜欢夜间活动的鹰类。它们不仅用鸣啼声进行交流,同时也利用多种视觉信号来传递各种信息,进行互相之间的“对话”和交流。观鸟人不仅要学会“倾听”鸟类的语言,还要学会“看懂”它们传递的视觉信号,以探索鸟类王国鲜为人知的奥秘。     

激光照射引发的肥大细胞内钙信号和脱颗粒动力学模型

最近研究表明, 低强度的激光照射引发的肥大细胞内钙信号和脱颗粒动力学过程必须依赖于细胞外Ca²⁺的内流. 为此, 提出了一个由激光光子能量和胞外Ca²⁺协同作用下经TRPV4通道介导进入细胞的Ca²⁺流量的解析表达式, 建立了刻画激光照射下肥大细胞内钙信号和脱颗粒动力学的模型. 模型表明, 钙信号和脱颗粒动力学的特征是由细胞外Ca²⁺和光子能量的协同作用决定的. 较高的胞外Ca²⁺浓度使得只需较小的光子能量就能激活肥大细胞, 由此就避免了细胞受较短波长的激光照射而可能引起的损伤. 模型预测存在导致细胞内Ca²⁺浓度极限环振荡的细胞外Ca²⁺浓度和光子能量的狭窄的参数区域, 验证了PKC的活性正比于Ca²⁺振荡频率的实验结论. 模型发现胞质Ca²⁺浓度升高后并持续稳定在最大值平台能够获得最佳的脱颗粒率. 此外, 将真实的物理能量导入模型的思路可推广至其他物理信号转导系统的建模.     

细胞信息代谢的分子基础

细胞信息代谢即生物信号在细胞内的传递,其传递放大基本原理是多级瀑布效应,传递的物质基础是细胞第二代谢体系,传递的基本和主要方式是蛋白邀酶催化的蛋白质磷酸化和蛋白磷酸酶催化的蛋白质去磷酸化(即“可逆蛋白质磷酸化作用”).     

受伤植物中的信号分子

环境胁迫或病原物侵入会激起高等植物的抵御性反应。一些反应局限在受到刺激的部分,而另一些反应却是系统性(或全身性)发生,即在植物的远离刺激位点的部分发生。在这些局限性或系统性反应中受到活化的许多基因已经被详细地进行过研究,但是对导致它们活化的信号事件了解得却很少。人们特别感兴趣的是,由一种细胞识别刺激物然后引起远距离细胞内的基因发生改变,在这一系列事件之间的联系问题。在蕃茄和马铃薯中出现的受伤反应就是长距离信号传递的好例子。损伤诱导新的基因产物[包括蛋白酶抑制因子(PIs)]的累积,已知PIs的作用是病原物和寄     

PDE4与cAMP信号区域化

第二信使cAMP在细胞信号转导中起着重要作用. 但为什么相同的cAMP信号可以诱导不同的生理反应. 20年前, cAMP信号区域化的提出, 似乎解答了这一疑惑. cAMP区域化使得空间上不同的蛋白激酶A (PKA)池能够被不同地活化. 同时也使得人们对cAMP通路复杂性和重要性有了新的认识, 使其再度成为生命科学的研究热点. cAMP/PKA信号转导区域化是由蛋白激酶A激酶锚定蛋白(AKAPs)和磷酸二酯酶(PDEs)来维持的, 前者可以结合PKA和其他的信号转导蛋白; 后者可以水解cAMP, 终止PKA活性. PDE4是PDEs同工酶超家族的成员之一, 不仅参与区域化的cAMP信号通路的调控, 而且还在整合与其他主要信号转导通路的反应网络中起重要作用. 本文对PDE4的分类、基因表达与调控、作用的系统与区域进行了回顾, 重点对PDE4作用的具体分子与机理以及PDE4发挥功能的调控方式进行了总结, 并结合本室的研究对PDE4在大鼠颗粒细胞成熟及cAMP信号区域化中的作用进行了综述.     

探索生命的奥秘（四）——纪念诺贝尔生理与医学奖100年

人类的生命信息如何传递? 20世纪70年代,“传递生命信息的两个信使”学说建立,即人体的各种细胞活动是在“两个信使”系统的控制和调节下进行的。 细胞间的通信要通过细胞间的信息传递完成。20世纪上半叶就已确认,细胞外的小分子信息物质,如激素、神经递质、细胞因子及生长因子等,是由腺细胞等各种细胞合成和释放的,它们由血液和淋巴液等体液运送,靠体液调节和传递生命     

外泌体:精准肿瘤学的明星

外泌体是指由细胞分泌具有生物活性的囊泡,它直径一般为30~150 nm,具有脂质双层膜.外泌体包含了分泌细胞的分子,如酯类、蛋白质和核酸等.外泌体在生命体内承担着传递生物分子以及帮助细胞之间信息交流的角色.本文介绍了外泌体的定义、组成以及受体细胞内吞外泌体的方式,探讨了外泌体在癌症液体活检以及在肿瘤发生、发展、转移和逃避免疫监视中的作用.系统地总结了外泌体作为肿瘤发生、发展以及恶性程度的生物标志物的研究进展,并进一步探讨了外泌体在肿瘤治疗中作为治疗靶点以及载体所起到的作用和意义.最后对外泌体在临床中的潜在应用进行了展望,为今后肿瘤诊断治疗提供新的思路.     

植物的特殊记忆力

传统认知以为,植物不像人和动物有着高等生命才有的记忆力,但是也许这个看法要被颠覆了.研究表明,植物可以"记住"光线中的信息并作出反应.科学家最近提出,植物可以在一片叶子与另一片叶子之间传递光强和光质信息,这种方式和我们的神经系统非常相似.这些"电化学信号"是由充当植物"神经"的细胞来传递的.     

哺乳动物视网膜中发现新神经细胞

日前,美国科学家在哺乳动物的视网膜中发现了一种新的神经细胞,并将其命名为"钟形细胞",因为它的形状类似于手铃.钟形细胞传递来自视网膜内感光棒和感光锥的视觉信号,但这种神经细胞的确切用途还不明确.