多巴胺受体激活对海马网络振荡及突触可塑性的影响及其在衰老过程中的变化

Hippocampal network γ oscillation is closely associated with leanirng and memory. Ventral Tegmental Area (VTA) dopaminergic neurons project into hippocampus and mediate hippocampal functions. Aging is associated with the decline of learning and memory. This project aims to explore the role and mechanisms of dopamine on hippocampal γ oscillations and synaptic plasticity (LTP)， which may reveal the role of VTA-hippocampal system during learning and memory. . By using the combined techniques of electrophysiology , molecular biology and confocal microscopy, we will determine the specific DR subclass, synaptic pattern and location that dopamine may act; we will also determine the role of DR activation on excititability of inhibitory interneurons by meausring neuronal firing properties. Aging related effects of DR activation on network oscillaitons and LTP will also determined by analysis of data from young and aged animals. . The firing properties and sAHP of VTA dopaminergic neurons and DR expression and distribution will also be studied to determine the mechanisms of declined function of VTA-hippocampal dopaminergic synapses. This study will provide new insight into aging related decline of learning and memory and will have great significance for the development of drugs for the prevention and treatment of aging and AD related decline of learning and memory.

中脑腹侧被盖区(VTA)的多巴胺能神经元与海马形成的突触联系参与了海马功能的调节。海马γ振荡及突触可塑性与海马学习和记忆功能密切相关。而学习和记忆功能减退是衰老的一个重要特征。探讨多巴胺递质对海马γ振荡及突触可塑性的影响将进一步揭示VTA-海马系统在学习与记忆功能中的作用。在离体海马脑片及在体动物上，采用电生理、分子生物学及激光共聚焦等技术来确定多巴胺作用的受体（DR）亚型、突触类型 (兴奋性、抑制性)、突触位点（突触前、突触后），以及DR激活对抑制性中间神经元兴奋性的影响，从而探讨DR激活影响γ振荡及突触可塑性的机制，并揭示DR激活在衰老神经网络突触活动中的作用与机制；也将研究海马突触前VTA神经元冲动发放特征及海马DR表达及分布的变化，探讨衰老相关的多巴胺能突触功能下降的机制。该研究为阐明衰老及神经退行性疾病学习记忆功能减退的机制提供新的依据，对改善学习记忆功能的药物研发有重要意义。

中脑腹侧被盖区(VTA)多巴胺（DA）能神经元与海马神经元形成突触联系参与了海马功能的调节。海马γ振荡及突触可塑性与海马学习和记忆功能密切相关。而学习和记忆功能减退是衰老的一个重要特征。探讨多巴胺（DA）递质对海马γ振荡及突触可塑性的影响将进一步揭示VTA-海马系统在学习与记忆功能中的作用与机制。.场电位记录离体海马脑片γ振荡，验证γ振荡能谱存在年龄依赖性下降；应用特异性多巴胺受体（DR）激动剂与拮抗剂我们明确了D4R 亚型涉及海马网络活动调节，这种调节与年龄相关：D4R激活增加年轻小鼠海马γ，降低了老年γ。海马γ振荡依赖于抑制性中间神经元的功能。脑片膜片钳技术记录海马神经元抑制性突触后电流（mIPSC），显示D4R激活增加了年轻小鼠海马mIPSC幅度，对频率无影响，降低老年小鼠mIPSC幅度和频率。表明D4R激活抑制了老年海马GABA递质的释放。 海马兴奋性突触后电流（mEPSC）无年龄相关变化，D4R对mEPSC的幅度与频率的无影响。这些结果表明D4R主要通过影响抑制性神经元，改变网络神经元的同步活动。.采用高频刺激（HFS，100Hz）诱导海马CA3-CA1 LTP。LTP存在衰老相关的受损。D4R激动剂对年轻海马CA1 LTP无影响，但能将衰老海马LTP恢复到年轻动物水平。D1R激动剂导致一个小的LTP增加，但这种变化无年龄相关改变。这些结果表明D4R激活对衰老海马LTP的增强作用。进一步实验我们发现这种作用可能与其对NMDAR功能的激活、VDCC功能的抑制有关。应用Western blot及免疫共聚焦显微镜，我们发现CA1/CA3区的D4R发表并无年龄依赖性下降。.衰老海马神经元动作电位冲动减少，sAHP增加，验证了衰老海马神经元兴奋性下降，但这种现象并没在VTA神经元上观察到，提示衰老海马LTP受损机制与突触后海马神经元功能改变有关。但其详细机制需要进一步的探讨。该研究为阐明衰老及神经退行性疾病学习记忆功能减退的机制提供新的依据，对改善学习记忆功能的药物研发有重要意义。