本文通过激活代谢性谷氨酸受体(metabotropicglutamatereceptor，mGluR)亚型mGluR1a诱导丘脑中继核团的丘脑皮质(Thalamocortical，TC)神经元的生理性和病理性电反应活动，揭示其内在的细胞和神经分子机制。 包括3个部分：第一部分研究猫外侧膝状体核(LateralGeniculateNucleus，LGN)、腹基底复合体(ventrobasalcomplex,VB)、内侧膝状体核(medialgeniculatenucleus，MGB)和腹外侧核(ventrallateralnucleus，VL)，大鼠和小鼠LGN、VB区TC神经元生理性的＜1Hz慢波特征，比较这些不同种属和核团间＜1Hz慢波的共同和不同特性，试图揭示＜1Hz慢波的这些特征与其在睡眠过程中所起的功能之间的相关性。 第二部分研究小鼠LGN区TC神经元alpha(α)和theta(θ)节律的特征，以及缝隙连接(gapjunctions，GJs)对α/θ节律同步化的影响和连接蛋白(connexin，Cx)45的作用，试图揭示这些生理性同步化节律产生的丘脑神经分子机制。 第三部分研究过度激活mGluR1a所诱导的小鼠LGN区TC神经元产生病理性的棘慢复合波(spikeandwavedischarges，SWDs)及其特征，初步阐述这些高度异常同步化活动在TC神经元之间传播的途径，而且mGluR1a受体激活诱导这种SWDs可作为一种较为稳定的模型来研究丘脑在癫痫发作时所起的作用和机制。 结果 第一部分TC神经元产生的＜1Hz慢波在不同种属和核团的特征 1)猫LGN、VB、MGB和VL区TC神经元＜1Hz慢波的共同特征 ①对照条件下，LGN、VB、MGB和VL区TC神经元均不能产生＜1Hz慢波，细胞内记录应用非特异性的mGluRⅠ/Ⅱ激动剂trans-ACPD(100μM)后，则分别有60％、54％、56％和73％的TC神经元产生＜1Hz的慢波。 ②＜1Hz慢波的基本特征：形态呈立体的(stereotypical)改变，UP和DOWN之间膜电位差值在～20mV左右；每个UP的开始总伴随低门控Ca2+电位(lowthresholdCa2+potentials，LTCP)调节的脉冲；UP和DOWN的转换有一个很明显的膜电位形态变化的标志；在DOWN时出现超级化激活的混合的阳离子电流(Ⅰh)，引起细胞膜缓慢的去极化。 2)猫LGN、VB、MGB和VL区TC神经元＜1Hz慢波的特异性①在LGN区细胞内记录显示约67％的＜1Hz慢波表现为“静止的(quiescent)”UP状态，其余约33％的＜1Hz慢波呈“活跃的(active)”UP状态。其它3个区除VB区有1例“active”UP外，其余均为“quiescent”UP状态；②在LGN、VB、MGB和VL区细胞外记录到的慢波呈“quiescent"UP状态分别占44％、81％、86％和86％；而“active”UP分别占56％、19％、14％和14％；③将细胞内外记录所得到的“active”慢波比率综合考虑，则LGN、VB、MGB和VL区分别为44％、16％、11％和10％；④细胞外记录LGN、VB、MGB和VL区TC神经元产生的慢波频率分别为：0.28±0.03Hz，0.32±0.01Hz，0.25±0.03Hz及0.27±0.04Hz。 3)大鼠LGN和VB区的＜1Hz慢波特征①在对照条件下，大鼠LGN区TC神经元RN为198.0±18.0MΩ，静息膜电位(Vm)为-64.8±0.9mV，无＜1Hz慢波出现。②细胞外记录大鼠LGN和VB区的结果显示能产生慢波的TC神经元比率分别占50％和45％；③细胞外记录时LGN和VB区慢波频率分别为0.3±0.05Hz及0.41±0.04Hz。 4)小鼠LGN和VB区的＜1Hz慢波特征①在对照条件下，小鼠LGN区TC神经元RN为140.2±22.5MΩ，静息膜电位(Vm)为-60.2±1.2mV，无＜1Hz慢波出现。②小鼠LGN和VB区TC神经元细胞外记录的结果显示＜1Hz慢波的存在，比率分别为78％和27％；③LGN和VB区TC神经元慢波频率分别为0.38±0.04Hz及0.51±0.09Hz。 结论：能够产生＜1Hz慢波是脊椎动物TC神经元的一个共同特征，具有明显的种属和功能核团相关的特异性，这种特异性有可能与它们在睡眠过程中的功能活动及所起的作用有关。 第二部分mGluR1a诱导的小鼠丘脑外侧膝状体Alpha和Theta节律 1)trans-ACPD诱导小鼠TC神经元产生α和θ节律①在对照条件下，细胞外记录小鼠LGN区TC神经元无自发活动；②α/θ节律不受NMDA、非NMDA、GABAA和GABAB受体抑制剂及选择性mGluR5受体抑制剂MPEP30μM的影响；③细胞内记录约9.5％的细胞在膜电位＞-56mV时产生频率在4-16Hz范围的HTB。 2)缝隙连接抑制剂可逆的抑制小鼠LGN区TC神经元α/θ节律在对照条件下(trans-ACPD150μM)LGN区约20％的TC神经元产生同步化α或θ节律，加入无活性的glycyrrhetinicacid衍生物glycyrrhizicacid(GZA)后，α/θ节律的频率和峰值均无明显改变(p＞0.05)；然而在给予传统的缝隙连接抑制剂18β-glycyrrhetinicacid(18β-GA，100μM)和Carbenoxolone(CBX，150μM)后，α/θ节律均受抑制，没有明显的频率分布范围，峰值与对照组相比分别降低21％±9.7％和40％±14％(p＜0.01)。 3)Dye-coupling显示小鼠LGN区TC神经元之间存在缝隙连接微电极内充灌低分子量Biocytin作为染料，综合细胞内记录，免疫组化和图像分析等技术进行实验，发现有25％小鼠LGN区TC神经元呈染料偶联现象。 4)Cx45对小鼠LGN区TC神经元同步化的α/θ节律的影响①应用trans-ACPD150μM后，Cx45基因敲除型小鼠LGN区TC神经元也可产生同步化的α/θ节律；Cx45野生型和Cx45基因敲除型小鼠LGN区TC神经元HTB的比率分别为20.5％和20％(p＞0.05)；②Cx45野生型和Cx45基因敲除型小鼠TC神经元α节律的频率分别为12.7±2.37Hz(7.9-22Hz)和11.7±2.16Hz(8.3-18Hz)；θ节律频率为6.20±0.45Hz(4.0-7.8Hz)和6.40±0.62Hz(5.8-7.0Hz)(p＞0.05)。 结论：小鼠LGN区TC神经元能够产生同步化的α/θ节律，mGluR1a的激活是其产生的机制之一，受HTB的驱使，缝隙连接对α/θ节律的同步化起重要作用，然而Cx45在这些同步化电活动中所起的作用有限，很可能还有其它Cx的作用。 第三部分mGluR1a诱导的小鼠丘脑外侧膝状体病理性的SWDs1)Trans-ACPD诱导小鼠LGN区TC神经元的SWDs小鼠LGN区TC神经元受到强烈的刺激时(≥200μMtrans-ACPD)，约36％的细胞能产生一种与病理性的非典型的癫痫异常发作(AtypicalAbsenseParoxysms)的SWDs非常相似的高度同步化放电活动，其振幅常＞0.5mV，波形呈棘峰样，呈紧密的神经元同步化。 2)小鼠LGN区TC神经元SWDs的表现特征①一系列动作电位之后出现频率逐渐减慢的HTB脉冲循环，SWD之间为静止期；②SWD之间为＜1Hz的慢波；③背景为连续的动作电位，SWD出现其中，神经元呈连续放电，没有静息期。 3)缝隙连接对小鼠LGN区TC神经元SWDs的影响应用传统的缝隙连接阻断剂18β-GA(100μM)，观察到单位放电(singleunit)和场电位的高度同步化的异常发作性放电活动均被抑制。 结论：过度激活mGluR1a可以诱导小鼠LGN区TC神经元产生SWDs，其特征与整体实验观察到的极其相似，它们的传播受缝隙连接的影响。mGluR1a诱导的SWDs可作为一种稳定的体外癫痫失神性发作的研究模型。 总结人类和一些动物的脑电活动表现一种周期性的节律性的变化。本研究结果发现离体的丘脑脑片能够不依赖于大脑皮层的活动而自发产生这些脑电活动，提示丘脑在这些节律性的脑电活动中起着我们尚未认识到的积极的作用，对于在脑电图上表现的一些节律活动而言，丘脑很可能起到一种“起博”点的作用。本实验发现＜1Hz的慢波在丘脑TC神经元的表达既存在种属和核团间的共同性，也表现差异性。这从一定程度上解释了在睡眠过程中，各个功能核团既需要维持一个基本的警觉程度，同时也表现不同的功能核团对外界不同刺激的感觉差异的生理机制。此外，小鼠LGN区TC神经元也具有像较高等动物(如猫等)那样产生生理性和病理性同步化活动的能力，受mGluR1a受体诱导而产生，并通过缝隙连接在神经元之间传播。这些结果说明除了传统的突触传递功能外，缝隙连接对信息的交流和传递也十分重要，尤其大脑警觉程度较低时维持神经元基本的兴奋性从而保证在需要的情况下大脑能够迅速警醒，对外界刺激作出正确的判断。mGluR1a受体诱导小鼠LGN区TC神经元产生生理病理性电活动可作为一个较为稳定的研究模型。