视被盖兴奋性输入在Mauthner细胞腹侧树突上的分布

视被盖兴奋性输入在Mauthner细胞腹侧树突上的分布 视被盖兴奋性输入在Mauthner细胞腹侧树 突上的分布 >忧,tu) 2000年3月 第2l卷第1期 首都医科大学 JournalofCapita[UniversityofMedicalSciences Mar2000 Vol21No1 视被盖兴奋性输入在Mauthner 细胞腹侧树突上的分布卡 ,/首都医科大学生理学教研室 李效义童学红张淑华陈哲高娜虞蘖张茂先张英才’-’’.’’,??.’’..一 提要:用多点胞内记录,在鲫鱼Mauthnel”细胞(M细胞)胞体和腹侧树突探测了逆向动作电位和刺激枧被盖 诱发的兴奋性突触启电位(简称枧被盖EPSP)的分布情况.结果明.逆向动作电位的幅度在胞体处最大,沿腹侧}对 突莲渐衰减;视被盖EPsP在胞体处的幅度较小,沿腹侧树突逐渐增加.提示:枧被盖输入集中投射在腹侧}对突近末 梢端. 关键词:Mautimer细胞 中围分类号:Q426 堕型挝塞;;塑里 硬骨鱼类的Mauthner细胞(M细胞)是延 髓内的一对指令性神经元,它被激活时可引起 惊跳放射(startlereflex).M细胞接受来自外 用的多种兴奋性输入_1,分剐投射到外侧树 突和腹侧树突,整合M细胞的活动. Zottoli等曾报道,来自视觉的传人冲动经 视被盖投射至腹侧树突J.但由于腹侧树突 由咆体发出后,基本上沿垂直方向走行于延脑 深部,从脑表面很难用微电极穿刺.因此,Zot— toll等刺中腹侧树突的最远点距胞体仅为100 m.目前.对视觉传人在M细胞腹侧树突上 的分布特性仍缺少深入研究.根据张淑华等的 报道J,腹侧树突至少可被穿刺到距胞体600 m远处.1997年6月至1999年5月,利用我 室创建的多点胞内穿刺方法,探查了视被盖 兴奋性突触后电位(简称视被盖EPSP)沿腹侧 树突的分布情况 1材料和方法 体长12,15cm的国产鲫鱼,浸泡于3%, 5%乌拉坦溶液中进行麻醉.待鱼体倾倒时立 即取出,夹持在鱼槽中,用磁力泵将自来水泵入 其口中,经鳃流出,以维持呼吸.按常规手术方 法暴露脊柱和延髓J,肌肉注射三碘季胺酚 (1,3gig)制动. 在脊柱处安置双极刺激电极,用单个方波 收稿日期:1999-06.15 ‘北京市教委科研基盘资助项目【9904 逆向激活M细胞轴突.刺激参数:渡宽40坤, 强度4—10V.在左侧或右侧视被盖后外侧表 面安置1个双极刺激电极(极间距1iilm),用单 个方波刺激视被盖.刺激参数:渡宽40,强 度10-60V.使用任一种刺激强度均重复3, 5次,重复刺激间隔1S,以获得稳定可靠的反 应,记录电极用0.6mol/LK2SO,充灌,电极电 阻6,10M(I(1kHz),参考电极置于脊柱头端 椎旁肌肉处. 为穿刺腹侧树突,将鱼体向左倾斜约30 夹持在鱼槽内,使左侧M细胞腹侧树突向右侧 伸展”】,以提高穿刺腹侧树突远侧的成功率. 因此,本研究报告的结果均来自左侧M细胞. 为实现沿M细胞胞体和腹侧树突的连续穿刺, 并较精确地计算穿刺点距胞体的距离,首先在 延髓搜寻M细胞逆向激活时的负电中心8J. 为保证负电中心定位的准确性,均以出现30 mV以上的胞外逆向动作电位作为负电中心 点.记录电极由此点向外侧移动50m,并获 得胞内记录的穿刺点作为胞体记录点,即三维 坐标系的原点,据此确定其他各记录点的坐标 位置,并计算与胞体的距离_7. 为探查视被盖EPSP在腹侧树突上的分布 状况,记录电极从胞体出发,沿腹侧树突走向移 动.每当电极刺入胞内,均应根据下列标准判 定电极刺中的是M细胞腹侧树突无误:?逆向 锋电位的阈值,潜伏期,波形均与胞体处的记录 2首都医科大学第2l卷 相似.而幅度随电极远离胞体而逐渐降低;?静 息电位与胞体处的基本相同;?记录点的坐标 位置与腹倒树突的走向符合. 实验结果由计算机监视,储存和分析.图 1为实验安排示意图. S Esz R L 图1实验安排示意圉 s,s2:棍被盖刺激电敏.岛:脊髓刺激电敏.R:记录 电敏,M:M细胞胞体.L:外伽树突.v:腹侧树突, A:轴突,OT:帆被盖 0 162tsm 283um 40om A 2结果 共成功穿刺M细胞7个,每个细胞都获得 了包括胞体和4,13个腹侧树突记录点的稳定 反应.腹侧树突上最远的记录点距胞体486 m.尽管在每个细胞上得到的稳定记录点数 目不同,最远记录点的距离各异,但均显示相似 的逆向动作电位和视被盖EPSP空间分布趋 势. 图2是1次典型实验结果.图2A由上至 下依次为在胞体和距胞体162,283和400,um 的腹侧树突上得到的逆向动作电位,其中胞体 处逆向动作电位的幅度为29.8mV,当记录点 逐渐移向腹侧树突远端时,其幅度依次衰减为 25.7,207和13.9mV.图2B由下至上依次 为在胞体和距胞体162,283和400p.m的腹侧 树突上得到的视被盖EPSP以及在视被盖 EPSP上出现的动作电位.胞体处视被盖EPSP 的幅度为10.3mV,当记录点逐渐移向腹侧树 突远端时,其幅度变化依次增加为11.5,据图2所示同一实验的全部 记录 点数据所标绘的逆向动作电位和视被盖EPSP 的距离一幅度关系.为便于对比,图中逆向动作 电位和视被盖EPSP的幅度均以相对于各自最 大幅度的百分数表示.可以看出,逆向动作电 位的幅度随距离增加而逐渐衰减.而视被盖 EPSP的幅度在胞体时较小,随距离增加而逐 渐增大.整个实验过程中,各点的静息膜电位 均保持在一8OmV左右,逆向动作电位的阚 值,潜伏期,波形均与胞体处的相同,幅值随电 极远离胞体而降低.M细胞始终保持着 良好的机能状态. 图3逆向动作电位和视被盖EPSP沿膳侧 树突扩布时的距离.幅度关系 图中逆向动作电位和视被盖EPSP的幅度值均用 相对于各自最太幅度的百分数表示 3讨论 本研究采用多点胞内穿刺方法探查了逆向 动作电位和视被盖EPSP在M细胞腹侧树突 上的分布情况 Braford等证实视网膜纤维投射至视被盖 等区域[.Zottoli等报道_2J,刺激视被盖可在 M细胞腹侧树突上距胞体约100ffm范围内记 录到EPSP.但据我室的研究J,腹侧树突至 少可被穿刺到距胞体大约600m远处.因 此,M细胞腹侧树突上距胞体100ffm上范 围内视被盖EPSP的分布状况迄今未见文献报 道.本工作利用张淑华等创建的多点胞内穿刺 方1,在M细胞腹侧树突上的穿刺点距胞体 最远处达到了486”m. Chang等的工作证实.M细胞的胞体和 2条巨大树突都不具备主动的膜特性.逆向动 作电位主动传播的终点在轴丘上,由此再以电 紧张扩布的方式波及胞体及树突.故逆向动作 电位在腹侧树突上进行衰减性扩布.本工作的 结果也表明.逆向动作电位在胞体处幅度最大, 沿腹侧树突呈衰减性扩布.本研究中观察到, 视被盖EPSP在胞体处幅度较小,沿腹侧树突 逐渐增大,至距胞体约486m时幅度最大. 据此,推测视被盖向M细胞的输入集中投射在 腹侧树突近末梢端. 参考文献 1EatonRC.BombardierlRABehevioralfunc- tionsoftheMauthnernelll’OnIn:FaberDS. KornHedsNeurobidcgyoftheMauthnercell NewYork:Raven.1978.221,244 2ZottoliSJ,Hord~AR,FaberDSLocalization ofoptictectalinputtotheventraldendriteofthe goldfishMauthnercellBrainRes.1987.401: ll3,l2l 3KomH.FaberDSInpumfromtheposterior ]aterallinenerv~uponthegoldfishMauthnercell IPropertiesandsynapticlocalizationoftheex- cltatorycomponentBrainRes.1975,96:342, 4 首都医科大学第21卷 348 4张英才,张淑华,虞椠,等.嗅神经兴奋性输入在 鲫鱼Mauthner细胞上的定位首都医科大学学 报,1997,18(4):301,304 5ChangYC,LinJW,FaberDSSpinalinputsto theventraldendriteoftheteacostMauthnercell BrainRes.1987,417:205,213 6张淑华,张英才利用多点晦内记录技术测量硬 骨鱼Mauthner细胞的空间方位首都医学院学 报,1992,13(3):218,223 7张淑华,张英才.硬骨鱼Mauthner细胞腹侧树 突多点胞内穿刺技术.首都医学院,1991, 12(1):56,58 8FurshpanEJ,FumkawaTIntracellularandeX— tracellularn?5酋.ftheseveralregionsofthe MauthnercellofthegoldfishJNeurophyziol, 1962,25}732,771 9BrafordMR,NortheuttRGOrganizationofthe diencephalonandtheray-finnedfishesIn:Davis R.NorthcuttRGeels.Fishneurobilogy(Vol2). AnnArbor:Vniv.fMichiganPress,19831l7, 163 DistributionofExcitatoryInputsfrom theOpticTectumontheVentral DendriteoftheMauthnerCell LiXiaoyi,TongXuehong,ZhangShuhua,ChertZhe, GaoNa,YuFen,ZhangMaoxian,ZhangYingcai DepartmentofPhysiology,CapitalUniversityofMedicalSciences Abstract:Distributionoftheantidromicactionpotentialevokedbythestimulationofthespinalcord (AAPSC)andEPSPevokedbythestimulationoftheopticteetum(EPSPOT)onthe$OFil,aandventral dendriteofthecruciancarpMauthnercellwasexploredbymeansofmultipleintracellularrecordingtech— nique.TheresuitsshowedthatthemaximumamplitudeoftheAAPSCwasrecordedattheSOiTla,itde— dinedprogressivelyalongtheventraldendrite.TheminimumamplitudeofEPSPOTwasrecordedatthe sonla,itincreasedgraduallyalongtheventraldendriteanddeclinedgraduallyne2trtheendoftheventral dendrite.Itsuggestedthattheoptictectuminputsconcentratedandimpingedonthesitesneartheendof the,rentraldendrite. Keywords:Mauthnercell;ventraldendrite;optictectum;cruciancarp