背根节神经元是感觉传入的第一级神经元，其胞体发出的轴突分为两支：外周突伸向外周组织其末梢结构接受外界感觉信息；中枢突负责将已编码的刺激信息传入中枢。除了末梢结构以外的外周突部分与背根节神经元的中枢突一起称为初级传入纤维。脊髓背角是源于DRG神经元的初级传入纤维终止并与位于脊髓背角的中枢神经元形成突触的区域。这一区域在躯体感觉系统中起着重要的中继及处理感觉信息的作用，故透彻地研究初级传入纤维与脊髓背角神经元之间的突触传递过程具有重要的生物学意义。 通过以往的研究积累，神经科学家们对初级传入突触的解剖学、生理学以及药理学知识已经有了较为清楚的认识。在先前的研究中，主要采用细胞内记录与盲插膜片钳方法来研究初级传入突触的传递过程，这两种方法在一些方面有其各自的缺点与局限性。另外，关于初级传入突触的可塑性的研究以往主要集中在其长时程可塑性上，对初级传入纤维与背角神经元之间突触传递的短时程可塑性尚无系统的研究。还有，我们研究组在过去的实验中，从初级传入纤维上记录了来自于外周的动作电位序列，通过分析发现这些记录到的序列中包含有丰富的时间结构，其中很多序列由簇放电的形式构成。应用非线性科学的分析方法研究表明，在来自于外周的不规则簇放电的时间序列中存在有确定性的动力学 第四军医大学博士学位论文机制。这些结果表明具有各种时间结构的动作电位序列会在初级传入纤维与脊髓背角神经元之间进行突触传递。然而，具有不同时间结构的脉冲序列如何经过初级传入突触进行传递尚未有清楚的研究。 在本课题中，我们的主要研究内容包括以下三方面:（l）改进带背根脊髓薄片的制片方法，建立本实验室的可视膜片钳方法来研究脊髓背角初级传入突触的传递过程;（2）研究脊髓背角初级传入突触的短时程可塑性及其机制，并应用数学模型对实验数据进行拟合与分析，探讨在不同条件下初级传入突触短时程可塑性发生改变的基础;（3）从脉冲序列中提取事件间期（interevent intervals，IEIs），用非线性科学与信息理论的分析方法，研究由短簇脉冲与单个脉冲所构成的具有不同时间结构的动作电位序列在初级传入纤维与脊髓背角神经元之间的突触传递规律。主要结果:1.红外线可视膜片钳法记录初级传入纤维介导的脊髓背角神经元突触后电流 a.采用明胶半包埋方法制作带背根的脊髓薄片，获得厚度为250一300 娜的带背根的脊髓薄片用于可视膜片钳记录。 b.红外线可视条件下，脊髓背角的浅层与深层神经元都可以进行观察 与封接。状态良好的神经元表面光滑、立体感强，可以以此为标准 选择细胞进行封接。 c.在不同的钳制电位，可以从脊髓背角神经元上记录到自发与刺激背 根引起的突触后电流，包括兴奋性电流与抑制性电流。 d.应用纤维传导速度与引起突触后电流的刺激阐值二个指标，可区分 不同类型突触前纤维介导引起的兴奋性突触后电流。利用s仰c俪ne 与hicuculline可以分离出抑制性突触后电流中的GABA能成分与甘 氨酸能成分。2.脊髓背角初级传入突触的短时程可塑性研究 a.实验结果表明A6初级传入纤维与脊髓背角神经元之间的短时程突 第四军医大学博士学位论文 触可塑性主要表现为压抑现象，且对突触前刺激具有一定的频率依 赖性。 b.在灌流液中分别加入GABAA受体阻断剂bicuculline、AMPA受体 失敏抑制剂CTZ、NMDA受体阻断剂AP一5对所观察到的突触短时 程变化没有明显的改变。 c.降低胞外的ca2+浓度，刺激背根引起的兴奋性突触后电流幅值明显 减小，突触短时程可塑性的变化主要表现为压抑现象的减轻。 d.升高胞外的c扩十浓度，刺激背根引起的兴奋性突触后电流幅值增 加，突触短时程可塑性的变化主要表现为压抑现象的加重。 e.基于突触前递质释放过程的机理而建立的短时程突触可塑性的数 学模型可以较好的拟合所记录到的实验数据。其中，尸与M过程参 与的双池模型对实验数据的拟合误差最小。 f.模型分析表明胞外的ca2+浓度对A6初级传入纤维与脊髓背角神经 元之间突触短时程可塑性影响主要表现为对模型参量f，廿与△五了 的增大或减小。3.初级传入纤维与脊髓背角神经元之间的动作电位序列传递 a.规则脉冲序列的突触前刺激时，突触后输出动作电位序列的IEIs约 为输入IEI整数倍。与短簇脉冲序列刺激条件下的输出IEIs相比， 单个脉冲序列刺激条件下的输出IEIs在时间一IEI图上显示出更多的 条带，同时在回归映射图中显示出更多的晶格结构。 b.用正弦信号调制的周期脉冲序列进行突触前刺激时，其短簇脉冲序 列刺激下的突触后输出IEIs在时间一IEI图中的网状结构与回归映射 中环形结构清晰可见;而单个脉冲序列刺激下的突触后输出IEIS在 时间一IEI图中的网状结构与回归映射中的环形结构都十分模糊。 c.随机脉冲序列的突触前刺激时，突触后脉冲序列的IEIs在时间一IEI 图