题目：损伤神经放电节律在双参数调节下的转迁规律

摘 要[1]
神经放电的动作电位频率以及动作电位的间隔排列的时间模式中蕴含着丰富的信息，而近期对神经放电的节律研究表明丰富的神经信息也存在于节律转迁的动力学分岔中。
神经元可以通过调整自身的活动水平以适应机体内外环境的变化，并在此过程中表现出多样的节律模式和规律的节律转迁过程。已有研究表明，连续改变胞外的钙离子浓度，神经的自发放电会出现多种节律模式和多种方式转迁。近期的研究发现，随着钾离子通道阻断剂TEA浓度的增加，实验性神经起步点有三种周期1簇到周期2簇放电的分岔转迁模式。
这些研究都表明通道离子电流的变化会影响到损伤神经的放电节律及其分岔转迁，但是影响神经元活动水平的因素是多样的，神经电活动受到多种离子通道的综合作用，并且多种因素对神经电活动的影响是非线性的，不是单一的作用，他们之间相互影响共同改变神经的电活动变化。因此，有必要综合考虑多种离子通道对自发放电节律的转迁的影响，以获得更接近于实际节律变化规律。
不仅如此，很多理论上的模型仿真也提示：改变模型中的两个参数其动力学分岔序列会展现出不同的模式。例如使条件参数固定在一个水平，调节分岔参数，会得到一个放电节律转迁分岔序列，然后将条件参数固定在另外一个水平，在同样的分岔参数调节下，又可以得到另外一个不同的分岔序列。这表明在实验中的神经放电的转迁节律也可能会随着条件参数和分岔参数的不同而出现不同的分岔类型。
本研究在已有研究结果的基础上，主要考虑到钙离子和钾离子通道对神经电活动的影响。主要有以下三个部分的实验：第一是改变胞外钙离子浓度观察钙通道对神经电活动的影响。第二是升高胞外钾离子浓度研究钾通道对神经电活动的影响。第三是综合考虑到两种通道的作用，以钾离子通道阻断剂4-氨基吡啶为条件参数，胞外钙离子的变化为分岔参数，观察损伤神经自发放电节律的转迁变化，力求对神经电活动的分岔规律获得比较深入和全面的理解。
主要结果有：
1. 实验中首先调节胞外的钙离子浓度观察损伤神经的自发放电节律转迁，降低胞外钙浓度可以使神经放电频率明显增加，并出现了加周期、倍周期等分岔等节律转迁模式。
2. 损伤区胞外钾离子的浓度变化也会使放电节律出现转迁。实验中，升高损伤区胞外钾离子的浓度，放电节律明显增加，出现了多种不同类型的放电节律转迁。包括由周期1簇直接到周期1峰放电的转迁，由周期1簇经加周期分岔到周期2簇再到周期1峰的分岔形式，以及由周期1簇经倍周期分岔到周期2簇再到周期1峰放电，还有由周期1簇经过复杂而完整的分岔序列到周期1峰放电。
3．共同调节钾离子和钙离子的实验结果发现，在不同的条件参数下，同一分岔参数可引起不同的节律分岔转迁。主要有以下2类：第一类是4-AP使神经电活动节律转迁由简单分岔变为复杂分岔；第二类是4-AP使神经的放电节律转迁使复杂分岔变为简单分岔。
在第一类中，出现了加入4-AP以后使周期1簇直接到周期1峰的简单分岔变为了周期1簇经周期2簇到周期1峰的较复杂分岔，以及4-AP促使周期1簇和周期2簇之间的倍周期分岔变为加周期，不仅如此，还出现了一例神经纤维在4-AP的驱使下出现了周期1、2、3、4簇共存的节律。第二类是在4-AP的驱使下，神经放电的分岔由复杂的分岔变为了简单的分岔，包括周期1簇和周期2簇之间的加周期分岔变为倍周期分岔等。
结果表明，改变胞外的钙离子和钾离子浓度会改变神经放电节律，出现多种转迁分岔类型。同一例神经纤维在4-AP的作用下，在相同的钙离子变化情况下出现不同的放电节律转迁形式，反映了生理参数的不同配置会引起不同的动态神经放电节律模式。




[1]本研究受国家自然科学基金（No.10772101）
?和国家高技术研究和发展项目（863）2007AA02Z310资助