触觉刺激诱发小脑皮层神经环路突触可塑性机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31660272
  • 项目类别：
    地区科学基金项目
  • 资助金额：
    37.0万
  • 负责人：
    邴艳华
  • 依托单位：
    延边大学
  • 学科分类：
    C0901.分子与细胞神经生物学
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The external information transferred to cerebellar cortex via mossy fiber-granule cell-parallel fiber pathway that induces long-term synaptic plasticity in cerebellar circuitry. This change of synaptic plasticity is considered as the mechanism of cerebellar motor learning. Cerebellar circuitry synaptic plasticity have been widely and detailed studied in cerebellar slices, but these studies are difficult to reveal the mechanism of cerebellar motor learning. Therefore, studying the sensory stimulation-evoked synaptic plasticity in cerebellar cortical neuronal circuitry in living animals is a new pathway to reveal the mechanism of cerebellar motor learning. Applicant have found previously that repeated air-puff stimulation of ipsilateral whiskerpad induced long-term depression (LTD) at molecular interneuron-Purkinje cell synapses (MLI-PC) in cerebellar cortical Crus II in vivo in mice, indicating that sensory stimulation may induce synaptic plasticity in cerebellar cortical neuronal circuitry. However, up to now, the synaptic sites and mechanisms of sensory stimulation-evoked synaptic plasticity in cerebellar circuitry are unclear. Therfore, applicant will employ in vivo whole-cell patch-clamp recording, immunohistochemistry and neuropharmacology methods to investigate the mechanisms and conditions of facial stimulation-evoked synaptic plasticity at MF-GC, PF-PC, PF-MLI and MLI-PC synapses in vivo in mice. We aim to investigate the cellular and synaptic mechanisms of cerebellar motor learning. Our results will provide theoretical a certain evidence for understanding the mechanisms of cerebellar movement disorder.
外部信息经苔状纤维-颗粒细胞-平行纤维途径传人小脑皮层后可诱发小脑环路突触传递发生长时程可塑性变化，这种可塑性变化被认为是小脑运动学习机制。在小脑切片上，小脑环路突触可塑性研究广泛而深入，却难以揭示运动学习记忆机制，因此，研究感觉刺激诱发活体动物小脑皮层神经环路突触可塑性成为揭示小脑运动学习机制的新途径。前期研究发现重复吹风刺激小鼠触须垫可在中间神经元（MLI）-浦肯野细胞（PC）突触部位产生长时程压抑，表明感觉刺激可诱发小脑皮层神经环路发生可塑性变化，但迄今，感觉刺激诱发小脑环路发生长时程可塑性的突触部位及发生机制还不清楚。因此，申请人拟采用在体膜片钳、组织化学和神经药理学方法，在活体动物上研究面部触觉刺激诱发小脑皮层MF-GC、PF-PC、PF-MLI和MLI-PC突触可塑性的诱发条件及发生机制，探讨小脑运动学习细胞与突触机制。研究成果将为阐明小脑运动障碍性疾病提供一定的理论依据。

结项摘要

小脑是重要的运动中枢，小脑神经环路的突触可塑性变化，被认为是运动学习的细胞基础。在离体条件下，研究人员做了大量小脑神经环路突触长时程可塑性的研究，但难以完全揭示运动学习记忆机制。本项目应用在体膜片钳、神经药理学和组织化学手段，研究面部触觉刺激诱发小脑皮层苔状纤维-颗粒细胞（MF-GC）、平行纤维-浦肯野细胞（PF-PC）、平行纤维-分子层中间神经元（PF-MLI）和分子层中间神经元-浦肯野细胞（MLI-PC）突触诱导长时程可塑性的条件及发生部位，并进一步探讨小脑皮层神经环路长时程可塑性的发生机制，旨在阐明小脑运动学习细胞与突触机制。具体研究成果如下：.（1）发现在颗粒细胞层20Hz高频面部触觉刺激诱导在体小鼠小脑皮层NMDA受体依赖的，GABAA受体和NO参与，并经由PKC信号通路介导的MF-GC 突触传递发生LTP。而4Hz低频触觉刺激可诱发MF-GC突触LTD，具有频率依赖性。.（2）发现给予以1Hz 而不是2Hz，4Hz的面部刺激可诱导产生一个持久的MLI-PC突触GABA能突触传递LTD，同时伴随着浦肯野细胞简单锋电位暂停时间的减少。触觉刺激可通过活化NMDA受体，诱导产生内源性大麻素依赖性MLI-PC GABA能突触传递LTD。.（3）脑表面灌注NO供体，SNAP后重复面部刺激未能诱导出对照组小鼠的MLI-PC LTD，提示NO供体的应用可阻止小鼠产生MLI-PC LTD。NO供体和CB1受体阻断剂共同作用，1 Hz面部刺激诱导小鼠MLI-PC LTP而不是MLI-PC LTD。.（4）1Hz触觉刺激未诱导小鼠小脑皮层PF-MLI突触产生长时程变化，在小脑皮层传递MLI-PC突触GABAergic LTD，分子层中间神经元在触觉信息处理中起到低通滤过的作用。.（5）阻断MLIs的抑制性传入，1Hz触觉刺激可以激活小鼠小脑皮层神经环路中的NMDA受体GluN2A亚型，经由PKA信号通路介导小鼠小脑皮层PF-PC突触产生LTP，而触觉刺激诱发的PF-PC突触传递的LTP与mGluR1受体活化无关（待发表数据）。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（8）
专利数量（1）
Temporal-spacial relationships between facial stimulation-evoked filed potential responses in mouse cerebellar granular layer and molecular layer
小鼠小脑颗粒层和分子层面部刺激诱发场电位反应的时空关系
  • DOI：
    10.1016/j.neulet.2019.04.051
  • 发表时间：
    2019-07-13
  • 期刊：
    NEUROSCIENCE LETTERS
  • 影响因子：
    2.5
  • 作者：
    Ma, Chang;Lu, Di;Qiu, De-Lai
  • 通讯作者：
    Qiu, De-Lai
Mechanisms of Etomidate-Mediated Decrease of Spontaneous Spike Activity of Mouse Cerebellar Purkinje Cells in vivo
依托咪酯介导体内小鼠小脑浦肯野细胞自发尖峰活性降低的机制
  • DOI：
    10.1159/000494980
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Pharmacology
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Pan Wen;Wu Wen Yuan;Bing Yan Hua;Chu Chun Ping;Jin Ri;Qiu De Lai
  • 通讯作者：
    Qiu De Lai
Roles of N-methyl-d-aspartate receptors during the sensory stimulation-evoked field potential responses in mouse cerebellar cortical molecular layer.
N-甲基-D-天冬氨酸受体在小鼠小脑皮质分子层感觉刺激诱发场电位反应中的作用
  • DOI：
    10.1016/j.neulet.2017.09.030
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Neuroscience Letters
  • 影响因子：
    2.5
  • 作者：
    Xu Yin-Hua;Zhang Guang-Jian;Zhao Jing-Tong;Chu Chun-Ping;Li Yu-Zi;Qiu De-Lai
  • 通讯作者：
    Qiu De-Lai
Noradrenaline depresses spontaneous complex spikes activity of cerebellar Purkinje cells via alpha 2-adrenergic receptor in vivo in mice
去甲肾上腺素在小鼠体内通过α2-肾上腺素能受体抑制小脑浦肯野细胞的自发复合物尖峰活性
  • DOI：
    10.1016/j.neulet.2019.03.008
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Neuroscience Letters
  • 影响因子：
    2.5
  • 作者：
    Sun Na;Li Bing Xue;Hong Ying Ji;Bing Yan Hua;Qiu De Lai;Chu Chun Ping
  • 通讯作者：
    Chu Chun Ping
Etomidate Modulates the Tactile Stimulation-Evoked Field Potential Responses in Cerebellar Granule Cell Layer in vivo in Mice
依托咪酯调节小鼠体内小脑颗粒细胞层触觉刺激诱发的场电位反应
  • DOI：
    10.1159/000502133
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Pharmacology
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Wen Pan;Li-Na Cui;Chun-Ping Chu;Wen-Zhe Jin;De-Lai Qiu
  • 通讯作者：
    De-Lai Qiu

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其他文献

依托咪酯对小鼠小脑皮层浦肯野细胞自发放电活动的影响
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    全杰;邱德来;初春平;邴艳华;金文哲
  • 通讯作者：
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小鼠小脑皮层中间神经元对感觉刺激反应的突触机制
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  • 作者：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 作者：
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    刘巧凤
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  • 发表时间：
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  • 作者：
    金文哲;邴艳华;邱德来;初春平;金哲虎
  • 通讯作者：
    金哲虎

其他文献

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邴艳华的其他基金

五羟色胺能受体在小脑皮层神经元感觉信息传递及可塑性中的作用机制
  • 批准号：
    32260195
  • 批准年份：
    2022
  • 资助金额：
    34 万元
  • 项目类别：
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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