听皮层(auditory cortex,AC)是听觉通路中的最高级听觉中枢,对声信息进行编码和加工。其中初级听皮层(primary auditory cortex,AI)第V层(layer five,L5)兼具信息整合和输出的功能,在听信息加工中有着重要的作用。在体研究表明,AI可通过学习产生频率特异性的听觉感受域可塑性,该可塑性受胆碱能系统调控,并且与毒蕈碱受体(muscarinic receptor,mAChR,即M型受体)密切相关。由于现有的研究主要集中在成年动物,缺乏对幼年小鼠AI-L5锥体神经元内在特性的研究,并且关于其听觉可塑性在细胞水平作用的机制尚不清楚。因此,本实验结合电生理和药理学方法,研究幼年期小鼠AI-L5锥体神经元的内在特性,及激活胆碱能受体对相关机制的调控。研究结果分为以下四个部分:1.本实验采用离体脑片全细胞膜片钳技术,在幼年期昆明小鼠的三个发育阶段(出生后第 10 天(postnatal ten days,P10)-P14,n=185;P15-P18,n=78;P19-P29,n=94)的AI-L5中共记录到357个锥体神经元。结果表明,L5锥体神经元的输入阻抗和时间常数在P10-P18内随发育时间增长而降低,在P19-P29内处于稳定状态;其静息膜电位在P10-P18内随发育时间增长而趋向于超极化,在P19-P29内处于稳定状态。其中,PJ9-P29的小鼠AI-L5锥体神经元的静息膜电位显著低于P10-P14小鼠的,输入阻抗显著小于P10-P14小鼠的,激活阈值显著大于P10-P14小鼠的,阈强度显著高于P10-P14小鼠的(all p<0.01)。2.使用卡巴胆碱(carbachol,CCh)研究了在 P10-P14、P15-P18 和 P19-P29 这三个发育阶段内,激活胆碱能受体对锥体神经元电生理特性的影响。结果表明,激活胆碱能系统可以显著提高小鼠AI-L5锥体神经元的兴奋性。神经元的静息膜电位显著去极化、输入阻抗显著增大、激活阈值显著变小,阈强度显著降低(allp<0.01)。3.我们先前的研究表明,激活胆碱能受体结合去极化电流可在锥体神经元中诱导产生持续性放电(persistent activity,PA),具体表现为刺激结束后神经元的发放数显著增加。本研究表明,在P10-P14、P15-P18和P19-P29这三个发育阶段内的小鼠,L5锥体神经元均能诱导产生PA,并且在各发育阶段之间产生PA神经元的比例无显著差异(69.0%,63.0%,63.6%)。同时PA的发放频率和平台期电位均无显著差异。4.通过药理学的方法阻断毒蕈碱M1-M4受体,研究了阻断不同毒蕈碱受体亚型对神经元的基本电生理特性和PA特性的影响。研究发现,阻断不同的毒蕈碱受体亚型,对神经元基本电生理特性有不同的影响。对PA的研究发现,分别阻断毒蕈碱M1和M3受体,PA均被完全阻断;阻断毒蕈碱M2受体,PA的发放频率显著降低(p<0.01);而阻断毒蕈碱M4受体,PA的发放频率无显著差异。综上所述,在关键期内小鼠AI-L5锥体神经元的兴奋性较高,这可能与关键期内神经元突触的发育尚处于动态平衡中,需要神经元具有较高的兴奋性,易于对接收的声信号有反应,从而使动物本身能够更好地趋利避害有关。药理学研究表明,在小鼠AI-L5锥体神经元上毒蕈碱M1、M2和M3受体参与PA的形成,而毒蕈碱M4受体不参与PA的形成。这可能与不同的毒蕈碱受体亚型与不同的G蛋白相偶联,通过不同的第二信使发挥作用有关。