下丘脑-小脑Orexin能通路在运动性学习功能维持中的作用及机制研究

下丘脑Orexin系统是大脑中调控觉醒状态的重要结构。近期发现该系统释放的促醒肽orexins对小脑深部核团神经元具有显著的兴奋效应，但其中的关键机制以及相关的生物学意义仍不清楚。本项目拟在前期证实'小脑深部核团在以经典眨眼条件反射为代表的运动性学习功能维持中发挥关键作用'和'阻断下丘脑-小脑深部核团Orexin能通路降低经典眨眼条件反射任务执行能力'的基础上，选择小脑深部核团主要神经元（大胞体神经元）作为研究对象，采用电生理学、分子生物学、微透析及行为学等技术，研究生理觉醒条件下促醒肽orexins是如何影响小脑深部核团中主要神经元兴奋性及其运动性学习相关活动的，进而明确下丘脑-小脑Orexin能通路在运动性学习功能维持中的作用，并初步探讨促醒肽orexins发挥上述作用所需的离子和通道机制，以期为改善延长觉醒应激条件下运动性学习功能减退症状提供新的思路。

下丘脑orexin能系统是大脑中调控觉醒状态的重要结构。近年发现该系统释放的促醒肽orexins对小脑深部核团神经元具有显著的兴奋效应，但其生物学意义和相关机制仍不清楚。本项目利用在体电生理学，结合形态学和行为学技术，以小脑为对象，研究内源性促醒肽orexins是如何影响小脑中群体神经元活动及其运动性学习相关功能的。主要研究结果如下：（1）以痕迹性眨眼条件反射为代表的运动性学习需要内侧前额叶皮层和小脑的协同作用。在此过程中，内侧前额叶皮层的持续性输出电活动会经头端脑桥核传递至小脑。这种电活动是运动性学习功能实现所必需的，它将有助于条件刺激和非条件刺激信号在小脑中的整合，使眨眼条件反应的精确发生。（2）小脑中表达分布有orexin-1型受体，并呈现为胞体分布模式。该受体可能分布在小脑皮层和深部核团的投射神经元上。使用orexin-1型特异性拮抗剂SB-334867，干扰内源性orexins对小脑的作用，不会显著抑制痕迹性眨眼条件反射的建立，但会显著干扰眨眼条件反应的适应性表达，表现为眨眼条件反应的起始潜伏期和峰潜伏期前移。与此同时，上述干扰内源性orexins对小脑的作用，还会显著抑制声音条件刺激所引起小脑theta频带振荡活动。（3）在痕迹性眨眼条件反射过程中，可以观察到明显内侧前额叶皮层与小脑振荡一致性，并且主要出现在theta频带上。而在表现适应性条件眨眼反应的过程中，可观察到更强的theta振荡同步化。更强的theta同步化是由内侧前额叶皮层与小脑theta频带振荡活动的顺序排列引起的，而不是由内侧前额叶皮层与小脑的theta振荡功率相关性增加所致。在学习早期，内侧前额叶皮层-小脑theta频带同步化与适应性条件眨眼反应表现是正相关的。最后，向小脑中微注射SB-334867可以显著降低内侧前额叶皮层-小脑theta频带振荡一致性，并伴随着适应性条件眨眼反应表现的损害。我们的研究结果提示：生理觉醒条件下，下丘脑orexin能系统可能通过维持小脑中刺激诱发的振荡活动，使其与内侧前额叶皮层易于发生同步化，进而有助于二者之间的信息传递和眨眼条件反应的精确表现。因此，所得结果揭示了促醒肽orexins参与小脑运动性学习的神经网络机制，可望为改善延长觉醒应激条件下运动性学习功能减退症状提供新的思路。