5-羟色胺对大鼠背海马CA1区朝向反射相关神经元单位放电的影响
作者：冯正直 张大均
单位：冯正直(第三军医大学基础医学部医学心理学教研室) 重庆，400038；张大均(西南师范大学教科所) 重庆，400715
关键词：朝向反射；海马；5-羟色胺；噻庚啶；二甲基麦角新碱
第三军医大学学报991021 Effects of 5-HT on unit discharges orienting reflex related neurons in dorsal hippocampal CA1 area in rat
提 要 目的：探讨朝向反射的神经中枢机制。方法：在大鼠背海马CA1区用多管玻璃微电极记录神经元单位放电。结果：①在记录的192个单位放电中，对新异刺激的反应为3种类型：兴奋-兴奋型；抑制-抑制型；位相型。②微电泳5-羟色胺对兴奋-兴奋型单位放电以抑制为主；对抑制-抑制型单位放电以兴奋为主；对位相型单位放电兴奋与抑制反应单位数之间没有显著差异。③微电泳二甲麦角新碱和噻庚啶，对不同类型的单位放电作用不同。结论：背海马CA1区神经元单位放电的3种类型在调控朝向反射中有不同的作用；5-HT参与朝向反射的调控，可能是通过5-HT1受体和5-HT2受体调控相应的神经元活动而实现的。
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中图法分类号 R338.8 文献标识码：B
朝向反射(Orienting reflex,OR)的研究主要集中在新异刺激的特征与朝向反射发动的关系和朝向反射的神经中枢机制两个方面。在朝向反射的中枢机制探索中，海马结构倍受研究者的青睐。大量的研究证明了海马在调控朝向反射中起重要作用[1～3]。但是朝向反射与海马内不同类型神经元是什么关系?是否有神经递质参与调控?国内外未见报道。为此，我们采用六管玻璃微电极技术，以神经元单位放电为指标，观察背海马CA1区神经元朝向反射单位放电的特征及类型，探讨外源性5-HT及受体拮抗剂对朝向反射特征单位放电活动的影响，以期进一步探讨朝向反射的神经中枢机制。
1 材料与方法
Wistar雌雄大鼠26只，体重(250±30)g。用25%的氨基甲酸乙酯(Urethane)和1%α-氯醛糖(α-Chloralose)混合液8 ml/kg作腹腔注射麻醉。行气管插管、脑立体定位和开颅术，用0.1%筒箭毒(Tubocurarine,1 mg/kg)制动，用尖端为3～5 μm、直流电阻5～50 MΩ的六管玻璃微电极，记录背海马CA1区(P：1.6～2.0;R:0.4～0.6;H:3.0～3.8)单位放电活动。六管玻璃微电极中心管充以3 mmol/L NaCl溶液，5个侧管分别是0.05 mmol/L、pH 4的5-HT管；5 mmol/L pH 4.5的MSG(Methypsergide)管；0.02 mmol/L、pH 3.5的CHD(Cyproheptadine)管；生理盐水对照管；平衡管。记录神经元单位放电30 s后，分别给予250 Hz、80 dB纯音、60 W无影直射灯光和250 g触压新异刺激。刺激持续30 s，刺激撤除后，继续记录神经元单位放电30 s。选取对新异刺激有反应的神经元单位放电，用Neurophore BH-2(美国)微电泳系统，分别电泳5-HT、MSG、CHD，同时电泳5-HT和MSG、5-HT和CHD，观察对新异刺激发生朝向反射神经元单位放电频率的变化。药物管的电泳电流为20～80 nA，药物管的滞留电流为10～220 nA。实验结束后，用普鲁士蓝作尖端定位，取脑固定，切片鉴定背海马CA1区部位。用586微机、6522型记忆示波器对神经元单位放电频率在采样时间内进行序列密度直方图分析。
, 百拇医药
2 结果
2.1 新异刺激引起背海马CA1区单位放电的特征及分类
实验共记录了192个单位放电，发现视、听、触压新异刺激可使背海马CA1区单位放电频率发生Ⅲ型反应。Ⅰ型反应为兴奋-兴奋型(n=83，占43.23%)，即刺激开始，单位放电频率净增15%以上，持续刺激30 s，放电频率逐渐回复到对照水平，刺激撤除后，放电频率又净增15%以上；Ⅱ型反应为抑制-抑制型(n=66，占34.38%)，即刺激开始，单位放电频率净减15%以上，持续刺激30 s，单位放电回复到对照水平，刺激撤除后，放电频率又净减15%以上；同理，Ⅲ型反应为位相型，即兴奋-抑制型(n=17,占8.85%)或抑制-兴奋型(n=16,占8.33%)。同时还存在其它类型的单位放电(n=10，占5.2%)。
2.2 5-HT对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型单位放电的影响
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微电泳5-HT后，Ⅰ、Ⅱ型单位放电发生兴奋、抑制反应，其兴奋、抑制的单位数比较，相差显著(P<0.01;P<0.05)，而Ⅲ型单位放电兴奋与抑制反应单位数比较没有显著差异，见表1。
表1 5-HT对海马CA1区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型单位放电的影响 单位放电类型
兴奋
抑制
无变化
总计
Ⅰ型
15(20.00%)
46(61.33%)**
, 百拇医药 14(18.67%)
75(100%)
Ⅱ型
40(60.60%)
15(22.72%)*
11(16.67%)
66(100%)
Ⅲ型
10(30.30%)
13(39.39%)
10(30.30%)
33(100%)
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*：P<0.05;**：P<0.01与兴奋单位比较
2.3 5-HT受体阻断剂对Ⅰ型单位放电的影响
微电泳CHD后，不能翻转5-HT对Ⅰ型单位放电的抑制作用，其兴奋与抑制反应单位数没有显著差异；而电泳MSG后，翻转了5-HT的抑制作用，兴奋与抑制反应单位数比较有非常显著差异(P<0.01)。同时电泳CHD和5-HT后，CHD不能拮抗5-HT的抑制作用，兴奋与抑制反应单位数比较有非常显著差异(P<0.01);同时电泳MSG和5-HT后，MSG能拮抗5-HT的抑制作用，兴奋与抑制反应单位数比较差异不显著，见表2。
表2 5-HT受体阻断剂对Ⅰ、Ⅱ型单位放电的影响 药物
Ⅰ型单位放电
Ⅱ型单位放电
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兴奋
抑制
无变化
兴奋
抑制
无变化
CHD
28(41.18%)
32(47.06%)
8(11.76%)
12(19.05%)
45(71.42%)**
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6(9.52%)
CHD+5-HT
17(27.42%)
42(67.74%)**
3(4.84%)
16(27.59%)
28(48.28%)
14(24.14%)
MSG
41(68.33%)
12(20.00%)**
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7(11.67%)
23(36.51%)
32(50.79%)
8(12.70%)
MSG+5-HT
26(40.63%)
30(46.88%)
8(12.50%)
30(52.63%)
18(31.58%)
9(15.79%)
, 百拇医药 **：P<0.01与兴奋单位比较
2.4 5-HT受体阻断剂对Ⅱ型单位放电的影响
微电泳CHD后，能翻转5-HT的兴奋作用，兴奋与抑制反应单位数比较差异非常显著(P<0.01)；而电泳MSG后，不能翻转5-HT的兴奋作用，兴奋与抑制反应单位数比较，差异不显著。同时电泳CHD和 5-HT后，CHD只能部分拮抗5-HT的兴奋作用；兴奋与抑制反应单位数比较，差异不显著；同时电泳MSG和5-HT后，MSG只能部分拮抗5-HT的作用，兴奋与抑制反应单位数比较，差异不显著，见表2。
3 讨论
我们观察到，当新异刺激作用时，立即引起单位放电出现兴奋或抑制反应，当刺激重复作用时，单位放电频率逐渐恢复到对照水平。这是朝向反射的主要特征。这与前人在脑电图、皮层、海马脑电图、事件相关电位和海马、大脑皮层单位放电等方面的研究结果一致[4]。我们进一步分析了背海马CA1区神经元单位对新异刺激的反应，发现有3种类型，即兴奋-兴奋型、抑制-抑制型和位相型，据以往的研究，海马内存在不同的类型的神经元[5]。这提示这3种神经元单位放电类型可能是背海马CA1区不同类型的神经元，在朝向反射中具有不同的作用。
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我们实验表明，5-HT对新异刺激引起的3种类型单位放电的作用各不相同，对Ⅰ型单位放电表现为抑制为主，对Ⅱ型单位放电表现为兴奋作用，而对Ⅲ型单位放电抑制、兴奋单位数之间没有显著差异。这提示，朝向反射有5-HT的参与，可能有不同5-HT亚递质系统介导不同类型的单位放电神经元。
已知海马内主要是5-HT1和5-HT2受体，且5-HT1受体调节的效应可被MSG所拮抗，5-HT2受体的调节效应可被CHD所拮抗[6]。我们进一步实验，发现MSG能翻转和拮抗5-HT的Ⅰ型单位放电抑制作用，但不能拮抗和翻转5-HT对Ⅱ型单位放电的抑制作用，但能翻转和拮抗5-HT对Ⅱ型单位放电的兴奋作用。这说明Ⅰ型单位放电神经元对朝向反射的调节可能是通过5-HT1受体调节的；而Ⅱ型单位放电神经元在调控朝向反射时，可能是通过5-HT2受体完成。
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作者简介：冯正直，男，34岁，实验师，硕士研究生
参考文献
1 Save E, Buhot M C, Foreman N. Exploratory activity and response to a spatial change in rats with hippocampal or posterior parietal cortical lesions. Behav Brain Res,1992,47(2):113
2 Ruusuvirta T, Korhonen T, Penttonen M. Hippocampal event-related potentials to pitch deviances in an aubitory oddbal situation in the cat: Experiment I. Int J Psychophysiology,1995,20(1):33
, 百拇医药
3 Knight R. Contribution of human hippocampal region to novelty detection. Nature,1996,383(6597):256
4 Sokolov E N. The orienting response,and future directions of its development. Pavlov J Biol Sci,1990,125(3):142
5 Hampson R E, Heyser C J, deadwyer S A. Hippocampal cell firing correlates of delayed-match-to sample performance in rat. Behav Neurosci,1993,107(5):715
6 Biegon A, Pischette C T, Rainbow T C. Quantitative autoradiography of serotionin receptors in the rat brain. Brain Res,1982,242(3):197
(收稿：1998-12-10；修回：1999-09-01), 百拇医药
单位：冯正直(第三军医大学基础医学部医学心理学教研室) 重庆，400038；张大均(西南师范大学教科所) 重庆，400715
关键词：朝向反射；海马；5-羟色胺；噻庚啶；二甲基麦角新碱
第三军医大学学报991021 Effects of 5-HT on unit discharges orienting reflex related neurons in dorsal hippocampal CA1 area in rat
提 要 目的：探讨朝向反射的神经中枢机制。方法：在大鼠背海马CA1区用多管玻璃微电极记录神经元单位放电。结果：①在记录的192个单位放电中，对新异刺激的反应为3种类型：兴奋-兴奋型；抑制-抑制型；位相型。②微电泳5-羟色胺对兴奋-兴奋型单位放电以抑制为主；对抑制-抑制型单位放电以兴奋为主；对位相型单位放电兴奋与抑制反应单位数之间没有显著差异。③微电泳二甲麦角新碱和噻庚啶，对不同类型的单位放电作用不同。结论：背海马CA1区神经元单位放电的3种类型在调控朝向反射中有不同的作用；5-HT参与朝向反射的调控，可能是通过5-HT1受体和5-HT2受体调控相应的神经元活动而实现的。
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中图法分类号 R338.8 文献标识码：B
朝向反射(Orienting reflex,OR)的研究主要集中在新异刺激的特征与朝向反射发动的关系和朝向反射的神经中枢机制两个方面。在朝向反射的中枢机制探索中，海马结构倍受研究者的青睐。大量的研究证明了海马在调控朝向反射中起重要作用[1～3]。但是朝向反射与海马内不同类型神经元是什么关系?是否有神经递质参与调控?国内外未见报道。为此，我们采用六管玻璃微电极技术，以神经元单位放电为指标，观察背海马CA1区神经元朝向反射单位放电的特征及类型，探讨外源性5-HT及受体拮抗剂对朝向反射特征单位放电活动的影响，以期进一步探讨朝向反射的神经中枢机制。
1 材料与方法
Wistar雌雄大鼠26只，体重(250±30)g。用25%的氨基甲酸乙酯(Urethane)和1%α-氯醛糖(α-Chloralose)混合液8 ml/kg作腹腔注射麻醉。行气管插管、脑立体定位和开颅术，用0.1%筒箭毒(Tubocurarine,1 mg/kg)制动，用尖端为3～5 μm、直流电阻5～50 MΩ的六管玻璃微电极，记录背海马CA1区(P：1.6～2.0;R:0.4～0.6;H:3.0～3.8)单位放电活动。六管玻璃微电极中心管充以3 mmol/L NaCl溶液，5个侧管分别是0.05 mmol/L、pH 4的5-HT管；5 mmol/L pH 4.5的MSG(Methypsergide)管；0.02 mmol/L、pH 3.5的CHD(Cyproheptadine)管；生理盐水对照管；平衡管。记录神经元单位放电30 s后，分别给予250 Hz、80 dB纯音、60 W无影直射灯光和250 g触压新异刺激。刺激持续30 s，刺激撤除后，继续记录神经元单位放电30 s。选取对新异刺激有反应的神经元单位放电，用Neurophore BH-2(美国)微电泳系统，分别电泳5-HT、MSG、CHD，同时电泳5-HT和MSG、5-HT和CHD，观察对新异刺激发生朝向反射神经元单位放电频率的变化。药物管的电泳电流为20～80 nA，药物管的滞留电流为10～220 nA。实验结束后，用普鲁士蓝作尖端定位，取脑固定，切片鉴定背海马CA1区部位。用586微机、6522型记忆示波器对神经元单位放电频率在采样时间内进行序列密度直方图分析。
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2 结果
2.1 新异刺激引起背海马CA1区单位放电的特征及分类
实验共记录了192个单位放电，发现视、听、触压新异刺激可使背海马CA1区单位放电频率发生Ⅲ型反应。Ⅰ型反应为兴奋-兴奋型(n=83，占43.23%)，即刺激开始，单位放电频率净增15%以上，持续刺激30 s，放电频率逐渐回复到对照水平，刺激撤除后，放电频率又净增15%以上；Ⅱ型反应为抑制-抑制型(n=66，占34.38%)，即刺激开始，单位放电频率净减15%以上，持续刺激30 s，单位放电回复到对照水平，刺激撤除后，放电频率又净减15%以上；同理，Ⅲ型反应为位相型，即兴奋-抑制型(n=17,占8.85%)或抑制-兴奋型(n=16,占8.33%)。同时还存在其它类型的单位放电(n=10，占5.2%)。
2.2 5-HT对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型单位放电的影响
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微电泳5-HT后，Ⅰ、Ⅱ型单位放电发生兴奋、抑制反应，其兴奋、抑制的单位数比较，相差显著(P<0.01;P<0.05)，而Ⅲ型单位放电兴奋与抑制反应单位数比较没有显著差异，见表1。
表1 5-HT对海马CA1区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型单位放电的影响 单位放电类型
兴奋
抑制
无变化
总计
Ⅰ型
15(20.00%)
46(61.33%)**
, 百拇医药 14(18.67%)
75(100%)
Ⅱ型
40(60.60%)
15(22.72%)*
11(16.67%)
66(100%)
Ⅲ型
10(30.30%)
13(39.39%)
10(30.30%)
33(100%)
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*：P<0.05;**：P<0.01与兴奋单位比较
2.3 5-HT受体阻断剂对Ⅰ型单位放电的影响
微电泳CHD后，不能翻转5-HT对Ⅰ型单位放电的抑制作用，其兴奋与抑制反应单位数没有显著差异；而电泳MSG后，翻转了5-HT的抑制作用，兴奋与抑制反应单位数比较有非常显著差异(P<0.01)。同时电泳CHD和5-HT后，CHD不能拮抗5-HT的抑制作用，兴奋与抑制反应单位数比较有非常显著差异(P<0.01);同时电泳MSG和5-HT后，MSG能拮抗5-HT的抑制作用，兴奋与抑制反应单位数比较差异不显著，见表2。
表2 5-HT受体阻断剂对Ⅰ、Ⅱ型单位放电的影响 药物
Ⅰ型单位放电
Ⅱ型单位放电
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兴奋
抑制
无变化
兴奋
抑制
无变化
CHD
28(41.18%)
32(47.06%)
8(11.76%)
12(19.05%)
45(71.42%)**
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6(9.52%)
CHD+5-HT
17(27.42%)
42(67.74%)**
3(4.84%)
16(27.59%)
28(48.28%)
14(24.14%)
MSG
41(68.33%)
12(20.00%)**
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7(11.67%)
23(36.51%)
32(50.79%)
8(12.70%)
MSG+5-HT
26(40.63%)
30(46.88%)
8(12.50%)
30(52.63%)
18(31.58%)
9(15.79%)
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2.4 5-HT受体阻断剂对Ⅱ型单位放电的影响
微电泳CHD后，能翻转5-HT的兴奋作用，兴奋与抑制反应单位数比较差异非常显著(P<0.01)；而电泳MSG后，不能翻转5-HT的兴奋作用，兴奋与抑制反应单位数比较，差异不显著。同时电泳CHD和 5-HT后，CHD只能部分拮抗5-HT的兴奋作用；兴奋与抑制反应单位数比较，差异不显著；同时电泳MSG和5-HT后，MSG只能部分拮抗5-HT的作用，兴奋与抑制反应单位数比较，差异不显著，见表2。
3 讨论
我们观察到，当新异刺激作用时，立即引起单位放电出现兴奋或抑制反应，当刺激重复作用时，单位放电频率逐渐恢复到对照水平。这是朝向反射的主要特征。这与前人在脑电图、皮层、海马脑电图、事件相关电位和海马、大脑皮层单位放电等方面的研究结果一致[4]。我们进一步分析了背海马CA1区神经元单位对新异刺激的反应，发现有3种类型，即兴奋-兴奋型、抑制-抑制型和位相型，据以往的研究，海马内存在不同的类型的神经元[5]。这提示这3种神经元单位放电类型可能是背海马CA1区不同类型的神经元，在朝向反射中具有不同的作用。
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我们实验表明，5-HT对新异刺激引起的3种类型单位放电的作用各不相同，对Ⅰ型单位放电表现为抑制为主，对Ⅱ型单位放电表现为兴奋作用，而对Ⅲ型单位放电抑制、兴奋单位数之间没有显著差异。这提示，朝向反射有5-HT的参与，可能有不同5-HT亚递质系统介导不同类型的单位放电神经元。
已知海马内主要是5-HT1和5-HT2受体，且5-HT1受体调节的效应可被MSG所拮抗，5-HT2受体的调节效应可被CHD所拮抗[6]。我们进一步实验，发现MSG能翻转和拮抗5-HT的Ⅰ型单位放电抑制作用，但不能拮抗和翻转5-HT对Ⅱ型单位放电的抑制作用，但能翻转和拮抗5-HT对Ⅱ型单位放电的兴奋作用。这说明Ⅰ型单位放电神经元对朝向反射的调节可能是通过5-HT1受体调节的；而Ⅱ型单位放电神经元在调控朝向反射时，可能是通过5-HT2受体完成。
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作者简介：冯正直，男，34岁，实验师，硕士研究生
参考文献
1 Save E, Buhot M C, Foreman N. Exploratory activity and response to a spatial change in rats with hippocampal or posterior parietal cortical lesions. Behav Brain Res,1992,47(2):113
2 Ruusuvirta T, Korhonen T, Penttonen M. Hippocampal event-related potentials to pitch deviances in an aubitory oddbal situation in the cat: Experiment I. Int J Psychophysiology,1995,20(1):33
, 百拇医药
3 Knight R. Contribution of human hippocampal region to novelty detection. Nature,1996,383(6597):256
4 Sokolov E N. The orienting response,and future directions of its development. Pavlov J Biol Sci,1990,125(3):142
5 Hampson R E, Heyser C J, deadwyer S A. Hippocampal cell firing correlates of delayed-match-to sample performance in rat. Behav Neurosci,1993,107(5):715
6 Biegon A, Pischette C T, Rainbow T C. Quantitative autoradiography of serotionin receptors in the rat brain. Brain Res,1982,242(3):197
(收稿：1998-12-10；修回：1999-09-01), 百拇医药