神经振荡性电活动是指在生理状态下核团内及神经网络中的神经元的电生理活动特点。振荡性电活动是电流/电压的周期性变化，分为同步振荡和异步振荡两种情况。其中，能够保持同步而稳定运行的振荡称为同步振荡。膜共振是用来描述神经元对输入信号的频率选择性能力的物理量，同时也是神经元振荡活动的内在机制之一。频率选择性是神经元膜共振活动所具有的一种内在特性。神经元的膜共振特性和频率选择性在调节脑内神经网络的节律性活动中发挥重要作用，其调控作用尤其体现在神经元相互之间进行信息传递的过程中。不同的神经元具有不同的膜共振特性是神经网络共振的基础。多巴胺能神经元是黑质致密部中的主要神经元。了解多巴胺能神经元的膜共振特性，将有助于增进我们对基底节区神经元细胞对信息处理过程的认识。黑质致密部的多巴胺神经元输出的信息涉及运动、学习和记忆等生理功能。这些信息的输出，对我们认知黑质致密部DA神经元及其损害后引起的神经系统疾病，特别是帕金森病，具有重要的意义。在前期研究中，已发现帕金森病患者基底节区存在病理性同步振荡现象，其主要表现是过度的同步振荡。一般认为，同步振荡与神经系统信息的检测、处理及整合密切相关，因此，过度的同步振荡也可能成为帕金森病感觉、运动信息紊乱并导致出现不同临床症状的内在机制之一。“振荡模型”是新近提出的一种帕金森病的发病机制，目前仍有很多机制尚不明确。此外，既往临床和基础研究已经表明，黑质致密部的多巴胺神经元的病理性的退行性改变是PD、抑郁症等多种疾病的发生和发展的重要特征。故研究探索PD的DA（dopamine）神经元的膜共振特性及机制将有助于我们从一个新的角度去认识PD的发病机制。本课题分成二个部分，其一是在大鼠脑片水平上利用红外线可视全细胞膜片钳技术观察记录多巴胺神经元的电活动及其膜共振性质；其二是对膜共振特性潜在的离子机制进行更深入的探讨，以期在正常大鼠脑片水平上，了解多巴胺能神经元的膜共振特性，为进一步研究帕金森大鼠脑片水平的多巴胺神经元膜共振特性的改变，提供坚实的理论依据。一、黑质致密部多巴胺神经元的膜共振神经元的振荡是神经系统电活动一个重要的生物节律，无论单个神经元的振荡，还是神经网络的振荡，对脑的功能都具有重要意义。神经元的膜共振是用来描述神经元对输入信号的频率选择性，是神经元网络振荡的内在机制之一。目前已在海马CA1区锥体神经元、海马下托锥体神经元及内嗅皮质Ⅱ层星形细胞等不同类型神经元中检测到θ膜共振。多巴胺神经元作为在黑质致密部结构中最主要的神经元，对神经网络的作用是通过直接、间接通路与其它核团神经元的相互作用而产生的结果，然而对于黑质致密部DA神经元是否也存在膜共振，尚未见报道。因此，本课题的第一部分实验内容就是给予黑质致密部DA神经元一个随时间增加频率连续变化的正弦电流（ZAP，0Hz～16Hz，20s）作为刺激电流，观察并检测出DA神经元的是否存在膜共振，及其膜共振的频率范围，并对其结果进行进一步的分析讨论。主要结果如下：1、使用红外线可视全细胞膜片钳技术在黑质致密部冠状脑片水平上记录到多巴胺神经元电生理活动，同时用TH染色证实DA神经元其形态为梭形神经元。2、我们发现在给予SNc的DA神经元去极化电流刺激时，记录到的SNc的DA神经元放电模式为规则的低频的放电模式。实验还发现，我们利用电生理方法可以明确鉴定DA神经元，在给予ZAP电流刺激时，在-55mV到-85mV范围内DA神经元表现出膜共振反应。3、DA神经元的膜共振频率具有温度依赖性，即膜共振频率随温度的升高而升高，在33℃～38℃为2Hz～4Hz左右，证实其频率值处在θ频率范围内。4、DA神经元的膜共振频率具有电压依赖性，表现为当钳制在不同的超极化膜电位水平，其膜共振频率有所不同。二、黑质致密部多巴胺神经元的膜共振特性的离子机制DA神经元的离子通道主要有K⁺、Na⁺、Ca²⁺离子通道。Ih电流是由HCN通道所介导一种混合性的阳离子流，由Na⁺、K⁺及其它阳离子共同组成，是一种缓慢激活的阳离子电流。目前已经证实这种电流对神经元细胞膜的兴奋性和节律性具有重要的调节作用，这在各个脑区的中枢神经元系统已经得到了充分验证。研究结果显示，Ih电流对神经元的调节，主要是通过对突触的传递的调节，而去调节神经元细胞膜的兴奋性及节律性，并且证实其参与了膜共振的形成。这在海马神经元、皮层等神经元业已被证实，其作为主动电流参与形成阈下膜共振。但其是否作为主动电流也参与形成DA神经元阈下膜共振，尚不明确。同时是否有其它离子通道也参与或调节了DA神经元的阈下膜共振，目前也不明确。另外，有文献报道，小电导钙依赖性钾通道（the small-conductance calcium-dependent potassiumchannel, SK）和Ca²⁺通道参与了膜振荡的形成，其中SK通道的阻断和激活能够显著影响DA神经元的节律和兴奋性。但是能否证实其在膜共振方面的作用，还有待进一步研究。主要结果如下:1、超极化激活的阳离子流（Hyperpolarization-activated cation current，Ih）是DA神经元产生θ频率膜共振的主动电流成分，作用范围大概在-65mV～-85mV之间。2、钙依赖性钾通道（SK）也是DA神经元产生θ频率膜共振的主动电流成分，其作用范围大概在-60mV～-70mV之间。3、持续性钠电流（Persistent sodium currents，INap）可以水平放大膜共振。主要结论1、使用红外线可视全细胞膜片钳技术在大鼠黑质致密部冠状脑片水平上记录到梭形神经元，存在神经元膜共振。2、大鼠黑质致密部DA神经元的膜共振具有温度依赖性和电压依赖性。3、证实了大鼠黑质致密部多巴胺神经元在-65mV左右，产生膜共振的主动电流是SK通道电流。4、证实了大鼠黑质致密部多巴胺神经元在-75mV左右，产生膜共振的主动电流是Ih电流。5、证实了I_Nap可以增强膜共振峰，但对膜共振频率没有影响。6、钙离子参与了膜共振的产生，具体机制尚需进一步研究。我们的研究表明黑质致密部多巴胺神经元具有θ频率膜共振，其离子机制具有一定的特殊性，这种独特的离子机制，对于我们进一步了解黑质致密部DA神经元及其在脑内神经网络中的地位具有重要的作用，并且为进一步研究PD患者的DA电生理功能特性提供了基础。