阻斷內側前額葉皮質TrkB受體對大鼠認知和海馬BDNF表達的影響*

王 瓊 王瑋文 李 曼 杜 偉 邵 楓

(1北京大學心理學系和行為與心理健康北京市重點實驗室,北京 100871)(2中國科學院心理健康重點實驗室,中國科學院心理研究所,北京 100101)

1 引言

腦源性神經營養因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)是哺乳動物腦內分布最廣、含量最高的一類神經營養因子,廣泛分布于海馬(hippocampus)和內側前額葉皮質(medial frontal cortex,mPFC)等腦區(Baquet,Gorski,&Jones,2004),能維持成熟神經元正常功能,具有營養、支持和保護作用,并且能夠促進神經元的修復和再生(Greenberg,Xu,Lu,&Hempstead,2009;Lynch,Rex,Chen,&Gall,2008)。BDNF的受體分為兩類,p75受體和TrkB受體。BDNF主要通過與 TrkB受體特異性結合,進而實現其一系列神經營養和支持功能(Huang &Reichardt,2003;Kaplan &Miller,2000)。此外,BDNF作為神經可塑性調節中的重要成員,在學習和記憶的過程中也起著重要的調節作用(Bekinschtein,Cammarota,Izquierdo,&Medina,2008;Peters,Dieppa-Perea,Melendez,&Quirk,2010)。

Morris水迷宮學習是常用的檢測動物空間學習記憶能力的行為范式。而水迷宮的逆反學習(reversal learning)能力則觀察的是當環境發生改變時個體迅速調整已建立行為模式的能力,是個體認知靈活性的重要體現(Miller,2000)。以往的研究表明,空間學習和逆反學習能力受海馬,mPFC和伏隔核(nucleus accumbens,NAc)等多個腦區的調節(Casta?é,Theobald,&Robbins,2010;Ferry,Lu,&Price,2000;Mizoguchi,Shoji,Tanaka,&Tabira,2011;Watson &Stanton,2009)。

海馬(Hippocampus)作為記憶的關鍵腦區,對個體的學習和記憶有著重要的調節作用(Watson &Stanton,2009),此外海馬的BDNF系統也對個體的認知功能有著重要的影響。Chen等的研究結果顯示,學習過程與海馬突觸中BDNF受體的激活密切相關(Chen,Rex,Pham,Lynch,&Gall,2010)。不僅如此,特異性敲除海馬中BDNF基因可損傷小鼠的新異物體再認和水迷宮空間學習能力(Heldt,Stanek,Chhatwal,&Ressler,2007)。此外,海馬BDNF水平的增高可提高動物認知功能。例如,與其野生型小鼠相比,海馬中BDNF水平增高的轉基因小鼠表現出水迷宮的逃離潛伏期及運動距離顯著降低(Nakajo et al.,2008)。海馬單次給予 BDNF也可顯著縮短Morris水迷宮逆反學習中大鼠到達站臺的潛伏期及運動距離(Cirulli,Berry,Chiarotti,&Alleva,2004)。此外,大鼠海馬中 BDNF mRNA水平的增高與Morris水迷宮中增強的空間記憶行為呈現顯著正相關(Falkenberg et al.,1992)。

mPFC廣泛參與了個體諸如計劃、問題解決、組織等高級認知功能,并且與工作記憶功能緊密相關(Xing,Guo,Meng,Wei,&Li,2012)。許多研究都證實了mPFC的BDNF系統在調節個體認知功能中起著重要的作用,但是這些研究的結果卻是不一致的。例如,有研究證實mPFC微注射BDNF可以顯著增強大鼠已習得條件性恐懼記憶的消退,加速新記憶的形成(Peters et al.,2010)。另一項研究則發現mPFC內過量表達BDNF的轉基因小鼠表現出顯著增加的焦慮樣行為,以及工作記憶損傷(Papaleo et al.,2011)。Choi等發現利用病毒特異性刪除小鼠邊緣前皮質(prelimbic cortex,PL) BDNF基因可以顯著損傷動物恐懼記憶的習得,但并不影響其空間學習能力(Choi et al.,2010)。隨后,Choi等又利用TrkB受體點突變導致TrkB受體阻斷的TrkB小鼠開展了進一步的深入研究,發現 TrkB小鼠和病毒轉導的PL特異性BDNF刪除均可導致小鼠可卡因依賴的恐懼記憶學習損傷(Choi,Grourley &Ressler,2012)。以上的研究結果均表明 mPFC-BDNF對于記憶的學習和鞏固十分重要,然而迄今為止,并未發現有關阻斷mPFC-TrkB受體導致個體認知功能發生改變的研究報道。

綜合以上內容發現,以往的研究主要關注的是單獨的海馬或mPFC腦區內的BDNF變化對動物認知能力的影響。然而許多研究都證實海馬和mPFC之間有著廣泛的神經聯結(Swanson,1981;Jay,Glowinski,&Thierry,1989;Jay &Witter,1991),而且最近的一項研究表明,動物的逆反學習能力可能更多地依賴于mPFC-海馬之間的相互作用。例如,Sakata等發現選擇性的破壞BDNF表達的基因突變型BDNF-KIV小鼠在表現出Morris水迷宮逆反學習能力顯著降低的同時出現海馬 CA1遲發性長時程增強(late-phase long-term potentiation,L-LTP)和PFC的GABA能神經元的損傷(Sakata et al.,2013)。

本實驗室前期的研究工作發現,慢性母嬰隔離(4 h/d,出生后1～21 d)在一定程度地降低成年早期(出生后56 d)大鼠在Morris水迷宮測試中的空間學習能力的同時,顯著提高了其逆反學習能力(Wang,Li,Du,Shao,&Wang,2015)。此外,進一步的研究發現此逆反學習能力的增強與mPFC的BDNF表達之間呈現顯著的負相關關系(unpublished data)。那么mPFC- BDNF在空間學習和認知靈活性方面發揮怎樣的作用？阻斷mPFC-TrkB受體是否能有效地調節成年大鼠在Morris水迷宮測試中的認知能力？mPFC-海馬之間的相互作用是否也參與此調節過程？

本研究通過特異性阻斷mPFC的TrkB受體,觀察大鼠在曠場測試和Morris水迷宮測試空間學習和逆反學習中的各項行為改變,并進一步通過免疫蛋白印跡(Western Blotting)技術,考察特異性阻斷mPFC的TrkB受體對海馬BDNF表達的影響,探索mPFC-BDNF系統在調節個體認知功能中的作用,為深入研究海馬和mPFC依賴的認知功能及其神經生物學機制提供更為堅實的理論基礎。

2 實驗材料和方法

2.1 動物

實驗中所使用的雄性 Wistar大鼠購自北京維通利華實驗動物技術有限公司。所有動物在SPF級動物房內飼養,控制環境溫度 22 ± 2 ℃,相對濕度40～60%,晝夜明周期為 12 h / 12 h (光照時間 07：00～19：00)。實驗期間大鼠飼養在標準 Macrolon籠中,自由進食飲水。實驗程序獲得北京大學倫理審查委員會批準,符合國家動物管理和使用規則。

2.2 手術和注射

購入出生后35 d (PND 35)左右的大鼠,7 d適應期結束后,將動物隨機分為兩組：TrkB受體阻斷組(ANA-12)和對照組(DMSO),并對兩組大鼠進行腦立體定位手術,本研究采用的立體定位手術實驗方法在之前研究中有過介紹(Snyder,Wang,Han,McFadden,&Valentino,2012)。通過氣體麻醉機使用異氟烷(2%)麻醉大鼠,并將大鼠固定于立體定位儀(STOELTING,USA),剃去手術部位毛發,使用碘伏和 75%酒精消毒,隨后切開頭皮,分離皮下組織,充分暴露頭骨前囟。調整耳插位置,使前囟和后囟處于同一水平面。參照大鼠腦圖譜(Paxinos &Watson;2004),將不銹鋼導管(外徑0.67 mm,長6 mm;RWD Life Science Co.,Ltd,China)植入mPFC,mPFC的坐標參考了以前的研究,為前囟前AP：3.2 mm;中縫內外側ML：1.6 mm;顱骨平面下DV：3.2 mm (AP：+3.2 mm;ML：±1.6 mm;DV：-3.2 mm),傾斜角度15° (Gilmartin,Kwapis,&Helmstetter 2012)。用丙烯酸樹脂將螺絲和套管固定在顱骨上,在套管內插入內芯(外徑0.3 mm,長度6 mm;RWD Life Science Co.,Ltd,China)防止套管堵塞。手術后恢復7 d,然后進行腦區給藥。

腦區給藥實行雙側注射,將微量注射器(HAMILTON,USA)與注射內管(外徑0.3 mm,長8 mm;RWD Life Science Co.,Ltd,China)以及 PE 管(外徑1.1 mm,內徑,0.6 mm;RWD Life Science Co.,Ltd,China)連接,將注射內管插入套管內,通過全自動微注射泵(Harvard Apparatus,USA)向大鼠的雙側目標腦區分別注射適量藥物及溶質。TrkB受體阻斷劑ANA-12 (SML0209,Sigma)的用藥時間和劑量參照了以往的研究(Greenberg et al.,2013;Spaeth,Kanoski,Hayes,&Grill,2012)。將ANA-12溶于二甲基亞砜DMSO (D2650,Sigma)中,配制濃度為 15μg/μl的溶液,并用人工腦脊液(NaCl 130 mM,KCl 13 mM,NaHPO1.25 mM,NaHCO26 mM,MgCl1 mM,葡萄糖10 mM,CaCl2 mM)按1：1稀釋上述溶液,得到7.5μg/μl的 ANA-12 溶液。向 ANA-12 組大鼠的每側mPFC 注射 7.5μg/μl的 ANA-12 溶液 0.2 μl,雙側注射,每只大鼠共注射 0.4 μl溶液,含 3μg ANA-12,每天一次,連續7天。向DMSO組大鼠的每側 mPFC注射0.2 μl 50%的DMSO溶液,雙側注射,每只大鼠共注射0.4 μl 50%的DMSO溶液,每天一次,連續7天。注射完畢注射器需停留1min,以保證藥物充分滲透避免拔管倒流,注射完畢以內芯封閉插管。藥物注射結束后,進行各項行為測試。全部實驗結束24 h后,斷頭處死大鼠,剝離大腦,觀察注射位點,對照大鼠腦圖譜(Paxinos &Watson,2004)剔除定位不準確的大鼠。

2.3 行為測試

2.3.1 曠場測試

本研究采用的曠場測試模型沿襲了本實驗室之前研究中的范式(Wang,Li,et al.,2015),其裝置由一個直徑150cm、高50cm的圓形水缸構成,中心區域被定義為以裝置中心為圓點,直徑 60cm 的圓形區域。行為測試在弱光環境(40 W)中進行,以減少動物的焦慮感。測試開始時將動物隨機放置在曠場的中心區域,動物在曠場中的運動總路程(distance traveled)以及在中心區域停留的時間(time spent in the central arena)使用行為監測軟件(Etho Vision;Noldus)自動記錄。每只動物測試結束后都對測試裝置進行清理。

2.3.2 Morris水迷宮測試

本研究使用的 Morris水迷宮實驗范式在本實驗室之前的研究中有過介紹(Han,Wang,Xue,Shao,&Li,2011;Wang,Li,et al.,2015),其裝置為一個直徑150cm的不銹鋼水池,注入深22cm的水(23 ± 2℃)。裝置被平均分為 4個象限,每次測試開始時動物被隨機放入其中一個象限。一個直徑8cm的圓形平臺被放置在裝置的某一個象限中,平臺表面距水面高度為 2cm。裝置周圍的視覺線索固定不變,測試在黑暗環境下進行,以防止動物利用視覺觀察到水面下平臺的位置。將一臺紅外攝像機放置于裝置的正上方,捕捉動物的各項行為指標,并通過軟件進行記錄和分析(Etho Vision;Noldus)。

(1)空間學習(Spatial learning)

空間學習任務包括連續4 d的實驗,將平臺固定放置在目標象限中心距離水池壁約45cm處。在4 d的實驗中,每只大鼠經歷4次測試(trail),每次測試開始時將大鼠隨機放入水迷宮的平臺以外的 3個不同象限中,持續1min。隨后將大鼠引導至平臺處,讓其在平臺上停留10 s。每次測試結束后,將大鼠從水迷宮中拿出,用毛巾擦干后放回飼養盒內,約50 s后開始下次測試,使兩次測試間隔大約為60 s。測試過程中大鼠從放入迷宮至登上平臺的逃離潛伏期和在水迷宮中運動總路程通過攝像頭記錄,并使用軟件(Etho Vision;Noldus)進行分析。4 d的空間學習之后,接著進行1 d的Probe test,測試時將水下平臺移出,并將大鼠放入沒有水下平臺的裝置內,記錄其在 4個象限中的運動時間,并計算出大鼠在空間學習測試時水下平臺所在目標象限中的運動時間占總時間的百分比。Probe test每只大鼠僅進行 1次測試(trail),持續1min。

(2)逆反學習(Reversal learning)

4 d的空間學習和Probe test之后,動物接受逆反學習測試。逆反學習測試時平臺被移至空間學習時正對著的相反象限,位于距離池壁約45cm的象限中心處。與大鼠在空間學習測試中一樣,每只大鼠每天接4個測試(trail),持續4 d。其余操作均與空間學習類似。

2.4 組織學檢查

行為測試結束后,用斬鼠器(北京合力科創科技發展有限公司,北京)將大鼠直接斷頭取腦,迅速剝離大腦將其用液氮快速冷凍后凍存于-80°C。Western Blotting測試前利用冰凍切片機(Leica,Germany),參照大鼠腦圖譜,剔除定位不準確的大鼠。

2.5 免疫蛋白印跡(Western Blotting)

本研究所采用的 Western Blotting檢測方法是在之前研究的基礎上加以改進而來的(Qi,Lin,Li,Pan,&Wang,2006)。冰凍切片機(Leica,Germany) -20°C微刺取出目標腦區海馬組織,依據腦組織體積大小加入4°C預冷的組織裂解液(PH 7.5,含有5μg/ml亮抑酶肽,5μg/ml抑肽酶,5μg/ml胃蛋白酶抑制劑,5μg/ml胰蛋白酶抑制劑,2 mM EDTA,2 mM EGTA,1 mM DTT 和 0.5% NP-40) 50～70 μl,使用超聲破碎儀(SONICS &MATERIALS,USA)進行超聲破碎。裂解物用BCA試劑盒(Thermo Scientific,USA)進行蛋白濃度測定。將裂解物按一定比例加入5×烷基硫酸鈉(sodium dodecyl sulfate,SDS)上樣緩沖液混合成一定濃度的樣本溶液后,95°C煮沸8min使蛋白變性。用 12%的 SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳分離樣品蛋白(32μg);230 mA電流下轉膜1 h將凝膠電泳中蛋白轉移至硝酸纖維素膜(NC膜);NC膜用5%脫脂奶粉封閉液(脫脂奶粉和 TBST按比例配制)4°C孵育過夜。用 TBST洗膜 3次每次 10min;加入BDNF 一抗(ab46176,Abcam;1：1000)室溫振搖孵育2 h,TBST洗膜3次,每次10min;加入辣根過氧化物酶標記的山羊抗兔二抗(Golden bridge,China;1：4000)后,室溫振搖孵育1 h,TBST洗膜3次,每次10min;加入 ECL發光液(Millipore,USA),膠片曝光顯影。

用膜再生液洗膜40min后,TBST洗膜3次。膜用5%脫脂奶粉封閉液4°C孵育過夜。TBST洗膜 3次,每次10min;加入Beta actin一抗(Golden bridge,China ;1：1000)室溫振搖孵育2 h,TBST洗膜3次,每次 10min;加入辣根過氧化物酶標記的山羊抗小鼠二抗(Golden bridge,China;1：4000)后,室溫振搖孵育1 h,TBST洗膜3次,每次10min;加入ECL發光液,膠片曝光顯影。

蛋白含量定量分析指標為其灰度值,采用 Lab Works4.6圖像獲取和分析軟件獲得(UVP,USA)。各目標蛋白條帶以Beta actin作為內參照,使用目標蛋白和Beta actin灰度值的比值分析條帶間的差異。

2.6 統計分析

所有數值以均值±標準誤(

M

±

SE

)表示,采用SPSS 17.0統計軟件分析處理實驗數據。曠場行為和 BDNF測試結果采用獨立樣本

t

檢驗進行分析,水迷宮測試結果采用重復測量的方差分析進行分析處理,以測試天數為組內變量,以藥物阻斷為組間變量。兩組之間的兩兩比較采用獨立樣本

t

檢驗進行分析。

p

＜0.05為差異有統計學意義。

3 結果

3.1 組織學檢查結果

通過對照大鼠腦圖譜確認注射位點是否有效,最終將12只(6只/組)雙側位點均有效的大鼠納入行為數據分析和隨后的 Western Blotting檢測,注射位點如圖1所示。

圖1 mPFC立體定位手術組織學檢查結果

3.2 曠場測試結果

對曠場測試運動距離數據結果分析顯示,ANA-12組大鼠和DMSO組大鼠在曠場總運動距離的差異沒有統計學意義,

t

(11)=1.02,

p

=0.332。對曠場測試中心區域停留時間結果分析顯示,ANA-12組大鼠和DMSO組大鼠在曠場中心區域停留時間的差異沒有統計學意義,

t

(11)=-0.09,

p

=0.932。

3.3 水迷宮測試空間學習結果

對空間學習的運動距離數據結果分析顯示,測試天數的主效應差異具有統計學意義,

F

(1,8)=23.273,

p

＜0.001;藥物阻斷和測試天數交互作用的差異沒有統計學意義,

F

(3,8)=1.38,

p

=0.317;阻斷的主效應差異沒有統計學意義,

F

(1,10)=3.71,

p

=0.083。對空間學習的逃離潛伏期數據結果分析顯示,測試天數的主效應差異具有統計學意義,

F

(1,8)=14.99,

p

=0.001;藥物阻斷和測試天數交互作用差異沒有統計學意義,

F

(3,8)=1.71,

p

=0.243;阻斷的主效應差異沒有統計學意義,

F

(1,10)=4.83,

p

=0.053。

Probe test的結果見圖2,數據分析結果顯示,ANA-12組大鼠和DMSO組大鼠在目標象限停留時間顯著高于其它3個象限的停留時間。

圖2 水迷宮Probe test測試結果

3.4 水迷宮測試逆反學習結果

逆反學習的運動距離結果見圖 3A,數據分析結果顯示測試天數的主效應差異具有統計學意義,

F

(1,8)=4.74,

p

=0.035;藥物阻斷的主效應差異具有統計學意義,

F

(1,10)=5.10,

p

=0.048;而藥物阻斷和測試天數交互作用差異沒有統計學意義,

F

(3,8)=0.42,

p

=0.745。進一步分析藥物阻斷的主效應(

t

檢驗)發現,阻斷 mPFC-TrkB受體顯著降低了大鼠的在逆反學習第4d測試的運動距離,

t

(11)=-2.54,

p

=0.030。逆反學習的逃離潛伏期結果見圖 3B,數據分析結果顯示測試天數的主效應差異具有統計學意義,

F

(1,8)=5.12,

p

=0.029;藥物阻斷的主效應差異具有統計學意義,

F

(1,10)=6.90,

p

=0.025;而藥物阻斷和測試天數交互作用差異沒有統計學意義,

F

(3,8)=0.49,

p

=0.699。進一步分析藥物阻斷的主效應(

t

檢驗)發現,阻斷 mPFC-TrkB受體顯著降低了大鼠的在逆反學習第3 d和第4 d測試的逃離潛伏期(Test Day 3：

t

(11)=-2.24,

p

=0.049;Test Day 4：

t

(11)=-3.06,

p

=0.012)。

圖3 阻斷mPFC-TrkB受體對水迷宮測試中逆反學習的影響

3.5 Western Blotting結果

對海馬BDNF蛋白表達的Western Blotting結果分析顯示(圖4),實驗組(ANA-12：0.39±0.05)與對照組(DMSO：0.41±0.05)大鼠海馬內BDNF的表達水平無統計學差異,

t

(11)=-0.35,

p

=0.735。

4 討論

本實驗的研究結果發現,mPFC-TrkB受體的慢性阻斷顯著降低了大鼠在 Morris水迷宮逆反學習測試中的逃離潛伏期和運動距離,即提高了大鼠的逆反學習能力,但是對大鼠在Morris水迷宮空間學習測試和曠場測試中的各種行為并沒有產生顯著影響。同時,慢性阻斷mPFC-TrkB受體也未導致大鼠海馬BDNF的表達產生顯著改變。

圖4 海馬BDNF及其內參的蛋白條帶圖

首先,本研究發現慢性阻斷 mPFC-TrkB受體并未引起大鼠在曠場測試中各項行為的顯著改變。盡管以前的研究發現,腹腔注射 TrkB受體拮抗劑ANA-12可以顯著降低小鼠在曠場(Open field)、高架十字迷宮(Elevated plus maze)和新環境進食抑制(Novelty suppressed feeding)測試中的焦慮樣行為(Cazorla et al.,2011)。但用藥方式和動物種系的不同可能是導致結果不一致的原因。

其次,本實驗的研究結果表明,慢性阻斷mPFC-TrkB受體并未引起大鼠在 Morris水迷宮測試中的空間學習能力的顯著改變。迄今為止,并未發現有關阻斷 mPFC-TrkB受體對大鼠空間學習能力影響的報道。之前的研究多采用轉基因動物,來觀察mPFC內BDNF變化與動物空間學習能力之間的關系。例如,有研究者發現特異性損壞BDNF啟動子IV基因的小鼠(BDNF-KIV)表現出PFC-BDNF表達顯著降低(Sakata et al.,2009),同時進一步的研究發現 BDNF-KIV小鼠在水迷宮測試中的空間學習能力并未受到顯著影響(Sakata et al.,2013)。該報道與本研究結果一致。然而,另有一些相反的研究報道。如多巴胺D1受體基因敲除的小鼠在PFC-BDNF表達顯著降低的同時,也表現出水迷宮空間學習能力的損傷(Xing et al.,2012)。這些研究結果的不一致性可能是由于具體實驗操作的差異如基因干預和本實驗采用的功能性阻斷以及動物品系的不同所導致的。

第三,研究結果提示,慢性阻斷mPFC-TrkB受體并未引起大鼠海馬BDNF表達的顯著改變。盡管本實驗室以往的研究結果提示大鼠mPFC的BDNF表達與海馬的 BDNF水平之間可能呈現一定的反向關系,例如,慢性母嬰隔離(4 h/d,出生后1～21 d)可誘發成年早期(出生后56 d)大鼠mPFC的BDNF表達的顯著降低和海馬BDNF表達的顯著增高。但這種變化可能是母嬰隔離所導致的一系列復雜神經生化改變中的一種體現,這與單純阻斷 mPFC-TrkB受體引發的大腦內部變化可能有差別的,這或許是本研究與之前研究不一致的潛在原因。此外,結合以往廣泛報道的海馬BDNF與 Morris水迷宮空間學習能力影響的研究(Cirulli et al.,2004;Falkenberg et al.,1992)。本研究發現的慢性阻斷 mPFC-TrkB受體并未影響 Morris水迷宮測試中的空間學習能力和海馬 BDNF表達的結果在行為和神經生化兩個層面上是一致的。

最后,本研究發現,慢性阻斷mPFC-TrkB受體可以顯著增強大鼠在 Morris水迷宮測試中的逆反學習能力。如前所述,本實驗室報道的慢性母嬰隔離(4 h/d,出生后1～21 d)顯著提高了成年早期(出生后56 d)大鼠在Morris水迷宮測試中逆反學習能力(Wang,Li,et al.,2015),同樣的母嬰隔離顯著降低了大鼠mPFC的BDNF表達,并且二者呈現顯著的負相關關系(Wang,Shao,&Wang,2015)。因此我們假設mPFC的BDNF表達降低可能參與了水迷宮的逆反學習能力增強的神經機制。而本研究的結果進一步支持了這一研究假設。相關研究發現,mPFC損毀的大鼠仍然能夠將目標和環境信息進行空間上的聯結(de Bruin,Sànchez-Santed,Heinsbroek,Donker,&Postmes 1994),提示我們mPFC可能并未參與空間信息的加工。在結合了許多mPFC參與調節認知功能的研究之后,Lacroix等研究者提出mPFC影響認知學習并非是通過影響記憶功能本身來實現的,而主要通過影響注意、識別能力等非記憶認知過程來實現的(Lacroix,White,&Feldon,2002)。 本研究發現的阻斷 mPFC-TrkB受體顯著提高了大鼠在 Morris水迷宮的逆反學習能力并對其空間學習能力沒有顯著影響很好的支持了上述觀點。

BDNF可以調節大腦的突觸可塑性,并且對于維持 mPFC的功能有著重要作用(Savitz,Solms,&Ramesar,2006),雖然目前并未發現有阻斷 mPFC-TrkB受體影響動物認知靈活性的相關報道,但是最近的一項研究表明,溫和應激可以增強小鼠的逆反學習能力,腹內側前額葉皮質(Ventromedial prefrontal cortex,vmPFC)損毀成功模擬了這種逆反學習增強的效果,而vmPFC注射BDNF則阻止了應激導致的小鼠逆反學習能力的增強(Graybeal et al.,2011)。這一研究很好的從側面支持了本研究的結果。此外,本實驗室之前的研究發現,社會隔離可以導致大鼠 Morris水迷宮中逆反學習能力的損傷,同時伴隨 mPFC-BDNF表達的增加(Han et al.,2011)。而另一項研究發現基因突變導致mPFC過量表達BDNF的小鼠工作記憶受到了損傷(Papaleo et al.,2011),這些研究也從相反的方向印證了本研究的發現。綜合以上研究結果,mPFC內的BDNF通路與認知靈活性之間可能呈現一定的負向調節關系,即激活或阻斷分別與認知靈活性降低或增高相關,但關于mPFC-BDNF參與調節大鼠學習、記憶以及認知靈活性功能的神經機制需要我們做更深一步的探究。

5 結論

本研究的結果發現,慢性阻斷mPFC-TrkB受體顯著提高了大鼠在 Morris水迷宮測試中的逆反學習能力,但是對其空間學習能力并沒有顯著影響。同時,慢性阻斷mPFC-TrkB受體對大鼠海馬BDNF的表達和曠場測試中各種行為也未能產生顯著影響。本研究首次考察了阻斷mPFC-TrkB受體對于大鼠 Morris水迷宮認知能力的影響及其潛在的神經機制,對于探索海馬和mPFC在調節個體認知功能中各自的作用提供了有力的實驗證據和理論支持。

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