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目的:外部传入的信息首先通过爬行纤维(Climbing fiber,CF)以及苔状纤维(Mossy fiber,MF)传输到达小脑皮层,经过计算处理之后,再通过浦肯野细胞(Purkinje cell,PC)将指令输出,进而完成各种生理活动。来自苔状纤维或爬行纤维的信息可以诱导小脑皮层神经环路突触传递发生可塑性变化,参与运动学习的形成机制。迄今,苔状纤维到颗粒细胞(MF-GC)的突触长时程可塑性研究主要在离体状态下完成的,而面部触觉刺激诱发活体动物的小脑MF-GC之间突触可塑性形成机制尚不清楚。本研究利用电生理学技术及药理学方法手段研究感觉刺激诱发乌拉坦全身麻醉状态下小鼠的小脑颗粒层MF-GC突触长时程突触可塑性的特性,阐明小脑皮层MF-GC突触传递长时程可塑性诱发机制,为进一步揭示小脑皮层神经环路的运动学习机制提供一定的理论依据。材料与方法:选用成年(6-8周龄)HA/ICR小鼠作为实验动物,进行腹腔注射乌拉坦(1.3 g/kg)麻醉后减掉触须,行气管切开手术后进行气管插管,将小鼠的头部部固定在脑立体定位仪上并置于显微镜下(Nikon FN1,Japan),并在小脑Crus Ⅱ对应区域进行开颅手术,在颅骨的相应部位开直径为1-1.5 mm的圆孔,暴露相应部位后,用针尖划开硬脑膜,暴露脑组织,使用持续通入氧气的人工脑脊液(Artificial cerebrospinal fluid,ACSF)对脑表面进行持续的灌流。使用吹风对同侧触须垫,进行面部的触觉刺激(持续时间10毫秒,频率为0.05Hz,刺激强度60psi)。用于诱发长时程突触可塑性的刺激串是20赫兹,240个脉冲。使用膜片钳放大器(Axopatch-200B;Molecular Devices,Foster City,CA)记录感觉刺激诱发小脑皮层颗粒层场电位反应,并通过D/A转换器1440和Clampex 10.3软件获取感觉刺激诱发场电位活动的数据。记录电极内填充的是人工脑脊液,阻抗在3-5 MΩ之间。数据分析采用Clampfit 10.3软件。所得数据均以Mean±S.E.M.表示,采用SPSS(Version 21)软件进行数据统计学的分析,均数的比较应用单因素方差分析,P<0.05认为有统计学意义。结果:(1)吹风刺激(10ms)小鼠同侧触须垫可诱发颗粒细胞层产生负极性反应N1,给予20Hz、240次连续面部感觉刺激后,颗粒细胞层吹风刺激诱发的场电位振幅逐渐明显增大,约30分钟后达到峰值,持续时间超过50分钟,表明20Hz的面部感觉刺激可诱发MF-GC突触传递发生长时程增强(MF-GC LTP)。(2)给予20Hz的触觉刺激后40-50分钟,N1振幅的平均值显著高于强直刺激之前,而且伴随有N1波形下面积(AUC)显著增加。(3)在NMDA受体阻断剂,D-APV存在的情况下,20Hz的面部感觉刺激没有诱发出MF-GC LTP,反而导致刺激后N1振幅和AUC显著降低,出现长时程抑制(LTD),提示面部感觉刺激诱发的MF-GC的LTP依赖于NMDA受体活化(4)脑表面灌流NMDA后,N1振幅和AUC的平均值显著高于强直刺激之前,表明药理学激活NMDA受体可诱导MF-GC LTP,进一步证实面部感觉刺激诱发的MF-GC的LTP依赖于NMDA受体的激活。(5)在mGluR1受体阻断剂JNJ存在的情况下,20Hz的面部感觉刺激仍然可以诱发出MF-GC LTP,N1振幅和AUC的平均值显著高于强直刺激之前,提示面部感觉刺激诱发的MF-GC的LTP不依赖于mGluR1的活化。结论:本研究结果表明20Hz的面部感觉刺激可诱发MF-GC突触传递发生MF-GC LTP,面部感觉刺激诱发的MF-GC LTP依赖于NMDA受体的激活,但不依赖于mGluR1的活化,提示外部信息科诱发小脑皮层MF-GC突触传递发生长时程可塑性变化可能参与小脑的运动学习机制。