线虫稳健逃避反应中产生灵活运动序列的基础神经环路研究

发布时间：2023-04-13 20:18

　　动物有着稳健和灵活的运动控制系统,这使得在多变的外部环境中,它们能够不断地执行丰富、协调的运动模式来保证生存。复杂的行为是由一系列运动模块组成的,它们组成了稳健而灵活的运动序列。而形成行为决策灵活性的神经环路机制和神经环路是如何有序执行不同运动过程的尚未可知。对于大脑中顺序活动的神经控制,有两种主流观点。在第一种突触链模型中,突触链中的前馈激活会瞬间激活不同组的神经元。在第二种依赖感觉输入的相互抑制的循环网络模型中,顺序的神经活动可以通过赢者通吃策略从相互抑制的神经元群中产生。我们以已知所有神经元连接图谱的秀丽隐杆线虫为模型,研究它的逃避反应中运动序列生成的神经机制。在线虫头部受到机械刺激或热刺激后,会稳定地触发逃避反应。线虫的逃避反应由三个保守的运动模块组成:后退运动、前进运动和转弯运动。综合运用光遗传技术和在体钙成像技术,我们发现线虫的逃避反应结合了上述两种神经环路控制模型。具体来说,前馈激活是通过后退模块中的AIB神经元与转弯模块中的RIV神经元之间的电突触耦连实现的;前进/转弯模块的RIB神经元对转弯模块有调节作用;同时我们发现了通过转弯模块中的SAAD神经元实现对后退模块的负...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 线虫简介
    1.2 线虫的运动神经环路
    1.3 线虫的逃避反应
        1.3.1 简介
        1.3.2 逃避反应的神经环路研究现状
    1.4 形成运动序列的神经环路研究
    1.5 研究的内容与意义
第2章 实验材料与方法
    2.1 实验材料与仪器
        2.1.1 秀丽线虫品系
        2.1.2 质粒
        2.1.3 主要仪器
        2.1.4 试验所用试剂耗材
    2.2 实验方法
        2.2.1 NGM固体培养基配制
        2.2.2 OP50接种与滴菌
        2.2.3 线虫的培养
        2.2.4 线虫的保种与复苏
        2.2.5 线虫的同步化培养
        2.2.6 质粒的构建
        2.2.7 转基因线虫的构建
        2.2.8 线虫的光遗传试验
        2.2.9 线虫的在体钙成像试验
        2.2.10 线虫的钙成像与光遗传结合试验
        2.2.11 热刺激触发的线虫逃避反应
        2.2.12 线虫神经元的光消蚀
        2.2.13 Ⅰ型、Ⅱ型转换率(transition rate)的计算
        2.2.14 线虫行为学分析
        2.2.15 量化与统计学分析
第3章 结果与分析
    3.1 稳健而灵活的行为模式构成线虫的逃避反应
    3.2 后退环路中的中间神经元调节运动状态转换
        3.2.1 逃避反应相关神经元的功能分类与研究
        3.2.2 中间神经元AIB是调节运动状态转换的关键神经元
    3.3 后退模块与转弯模块之间的电耦连前馈激活驱动转弯运动
        3.3.1 中间/运动神经元RIV是转弯运动中的关键神经元
        3.3.2 AIB对转弯模块的调控依赖与RIV之间的电突触连接
        3.3.3 小结
    3.4 RIB是同时促进转弯与前进运动的神经元
        3.4.1 RIB属于前进与转弯模块
        3.4.2 RIB神经元通过调节RIV激活的时间来调节运动状态转变
    3.5 转弯模块的负反馈抑制促进后退运动终结
        3.5.1 SAA可能参与转弯模块对后退模块的负反馈抑制
        3.5.2 SAA通过化学突触对后退模块产生负反馈抑制
第4章 讨论
参考文献
附录
    附录1 线虫品系表
    附录2 质粒及相关启动子表
    附录3 实验所用仪器表
    附录4 实验所用试剂耗材表
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3790656