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谷氨酸 AMPA受体拮抗剂 CNQX对大鼠颠倒学习的影响

日期:2024-05-03 09:26
浏览次数:2341
摘要:
第 28 卷   第 6 期
2006 年 12 月
三峡大学学报(自然科学版)
J of China Three Gorges Univ , (Natural Sciences)
Vol . 28 No. 6
Dec. 2006
收稿日期:2006209228
基金项目:北京大学校长基金资助项目 “颠倒学习— — —精神分裂症的一种新的动物模型” (No. 00316014)
作者简介:李楠欣(1985 - ) ,男,主要研究方向为精神分裂症动物模型.
谷氨酸 AMPA受体拮抗剂 CNQX对
大鼠颠倒学习的影响
李楠欣
(北京大学 心理学系 , 北京   100871)
摘要:研究利用旋转 T 迷宫装置 ,通过食物强化 ,分别训练大鼠视觉辨别学习和颠倒学习任务;每
次训练前均向动物腹腔注射 20μg/ kg的谷氨酸 AMPA 受体拮抗剂 CNQX ,以考察其对大鼠学习
能力的影响.结果发现 ,CNQX并不影响正常学习 ,但对于颠倒学习 ,CNQX注射组的学习次数较
控制组显著增加 ,说明 CNQX可以对大鼠的认知灵活性造成损害.
关键词:谷氨酸;  AMPA 受体;  CNQX;   颠倒学习;   精神分裂症
中图分类号:Q42     文献标识码:A     文章编号:16722948X(2006) 0620570203
Effects of Glutamate AMPA Receptor Antagonist CNQX on Rats ’
Visual Discrimination Learning and Reversal Learning
Li Nanxin
(Department of Psychology , Peking Univ. , Beijing 100871 , China)
Abstract  Through food rewarding , t he rat s were t rained in a normal and rever sal visual discrimination task in
a rotating T2maze. Glutamate AMPA receptor antagonist CNQX were administ rated i . p . to test it s effect on
rat s ’ performance. We found t hat CNQX impaired rat s ’ rever sal learning ability while had no significant effect
on normal learning , indicating it might induce rat s ’ cognitive inflexibilities.
Keywords glutamate ;  AMPA receptor ;  CNQX;  reversal learning ;  schizop hrenia
   颠倒学习指当个体习得一定的反应策略后 ,要求
其按完全相反的策略重新进行学习的过程 ,它反映了
认知过程中适应新异情境的策略转移能力 ,是精神分
裂症的诊断指标之一[1 ]
.实验室先前研究采用一次性
注射多巴胺受体兴奋剂阿扑**的方法考察大鼠的
颠倒学习能力 ,结果表明阿扑**可干扰大鼠的颠倒
学习工作记忆,而其作用位点则包括内侧前额叶、 伏隔
核、 纹状体等与精神分裂症发病密切相关的脑区[2 ]
.而
精神分裂症的病理基础涉及多种神经递质的异常,
Carlsson等人认为精神分裂症是由于皮层下多巴胺功
能系统和谷氨酸功能系统不平衡所致[3 ]
.其中,关于谷
氨酸的α 2氨基经甲基恶哇丙酸(a2amino232hydroxy252
methyl242isoxazoepionate ,AMPA) 型受体与精神分裂
症发病的研究 ,结果较为不一致 ,尽管对精分患者尸
解的结果表明 AMPA受体在伏隔核、 纹状体等多个核
团出现显著的降低,可动物实验却发现使用 AMPA 受
体拮抗剂对其的拟精神分裂症的行为(如前脉冲抑制、
感觉运动门控等)并没有显著影响[428 ]
.因此在研究中
考察该受体拮抗剂 62氰基272硝喹啉22 ,32双酮(62cya2
no272nit roquinoxaline22 ,32dione ,CNQX)对动物颠倒
学习的影响 ,试图为这一领域的研究提供新的证据.
1   材料和仪器
1. 1   被试
正常雄性 Sprague2Dawley 大鼠 16 只 ,体重 180
~200 g ,购于中国医学科学院动物中心.所有动物在
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.    http://www.cnki.net清洁级动物实验室内饲养 ,并控制照明条件(12 h 照
明/ 12 h 黑暗 ,每天晚上 7 时开始照明) .动物被随机
分为 2 组( n = 8) ,分别是 CNQX注射组(实验组)以
及生理盐水注射组(控制组) .
1. 2   仪器和材料
旋转 T迷宫装置:旋转 T 迷宫由不透光的树脂
玻璃制成 ,高7. 5 cm ,主要包括 3 个部分:3 个六角盒
(边长 9 cm) ,分别为 A、 B、 C ,每个都有盒门;一个 T
通道(竖直部分长 25. 5 cm ,两臂均为 13. 5 cm) ; T 通
道左右两侧正中的发光二极管发出的亮光作为视觉
刺激. T通道是可以旋转的 ,如图 1 所示.
图 1   旋转 T迷宫装置
62氰基272硝喹啉22 , 32双酮: 62cyano272nit roqui2
noxaline22 ,32dione :简称 CNQX ,美国 Sigma 公司生
产.将其溶解于含 0. 9 %NaCl 的生理盐水中 ,配制成
20μg/ kg剂量的 CNQX溶液.
2   方  法
2. 1   适应期以及训练前期
动物到达实验室后 ,适应期为 1 周.适应期内所
有动物的食物和水均自由供应 ,并监测其体重的变
化.第8 d开始控制动物的饮食 ,使其体重降为正常的
85 % ,饮食控制持续到实验结束.第11 d开始为期2 d
的训练前期.本阶段的训练是让动物在迷宫内自由行
走 , T通道左右两侧的灯光均亮 ,当动物进入任意一
侧都给予一粒食物奖励(直径约 1 mm) .训练目的是
使动物熟悉迷宫并学会主动觅食.
2. 2   正常以及颠倒视觉辨别学习时期
第14 d开始正式实验 ,分为正常视觉辨别学习和
颠倒学习两个部分.在正常的视觉线索辨别学习中 ,
动物被任意置于一个关门的六角盒中 ,此为起始盒 ,
然后 3 个盒子全部打开 ,待动物进入 T 通道竖直部
分以后 ,起始盒门关闭 ,通道一侧(左或右)的灯亮 ,灯
亮的一侧为目标盒.如果动物进入目标盒 ,则记为正
确 ,给予一粒食物奖励;如果动物进入另一侧 ,则记为
错误 ,没有食物奖励.无论动物正确与否 ,关门并旋转
迷宫 ,将 T通道竖直部分对准此时动物所在的盒 ,即
作为下一次训练的起始盒 ,开始下一次学习训练. 动
物每天进行 24 次训练 ,其中左右均为 12 次 ,但随机
安排顺序.实验安排了 100 个顺序 ,每天随机抽取一
个 ,如LLRRRL RRLLL RLL RRRL RRLLL R(L :通道
左侧灯亮 ,R :通道右侧灯亮)等.连续 2 d 动物的正确
反应次数达到 21 次或以上时,则认为动物达到学习标
准.然后再继续进行颠倒学习的训练 ,即训练动物进
入无灯亮一侧的盒中 ,方法和标准同正常学习相同.
图 2   动物学习过程图
2. 3   **注射
正式实验开始以后 ,每天都在训练前 30 min 对
实验组动物注射 20μg/ kg 剂量的 CNQX溶液 ,对控
制组动物注射等量的生理盐水 ,直至其正常学习和颠
倒学习任务全部完成为止.
2. 4   结果统计
以动物在两个过程分别达到学习标准所需要的
正确的反应次数作为衡量动物学习能力的指标进行
统计 ,结果用 M ±SD 表示. 对实验组和控制组的数
据使用 SPSS 11. 5 统计软件进行独立样本 t 检验 ,以
p < 0. 05 为差异显著标准.
3   结  果
3. 1  CNQX对大鼠正常视觉辨别学习的影响
如图 3 所示 ,对于正常的视觉线索辨别学习 ,
CNQX注射组动物达到学习标准所需要的次数(109
± 12)与对照组动物(99 ±15)相比并无显著性差异 ,
t (14) = 1. 37 , p > 0. 05.
图 3  CNQX对正常学习的影响
3. 2  CNQX对大鼠颠倒学习的影响
如图 4 所示 ,对于颠倒学习 ,CNQX注射组动物
达到学习标准所需要的训练次数(333 ±19)显著多于
175 第 28 卷   第 6 期             李楠欣   谷氨酸 AMPA 受体拮抗剂 CNQX对大鼠颠倒学习的影响
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.    http://www.cnki.net对照组动物的次数(188± 21) , t (14) = 15. 71 , p < 0. 05.
图 4  CNQX对颠倒学习的影响
4   讨  论
颠倒学习反映的是个体的策略转换能力 ,这种能
力对个体适应环境、 保证生存是非常必要的.临床研
究证实 ,策略转移能力的缺失是许多精神**(如精
神分裂症、 帕金森氏症)**的认知功能障碍[9 ]
.而这
种特点在当前流行的精神分裂症动物行为模型如前
脉冲抑制以及潜伏抑制中 ,都没有得到反映[10 ]
.但是
对颠倒学习与精神**之间的交互作用 ,鲜有研究报
道.这使得研究者在建立其精神分裂症动物模型的过
程中 ,缺乏相应的神经生化基础的证据支持.
研究的结果证实谷氨酸的 AMPA 受体拮抗剂
CNQX可以干扰动物的颠倒学习 ,即一种可以成功
诱发拟精神分裂症症状的**可以造成实验动物颠
倒学习能力的缺失,对上述建模工作中的缺陷提供了
补充证据.对于颠倒学习是否可以*终确立为精神分
裂症动物模型的问题 ,结合本研究的工作 ,可以提供
以下进一步的研究思路:在细胞和分子层面上 ,
CNQX干扰颠倒学习的具体神经机制是什么 ? 在前
面提到,谷氨酸 AMPA 受体拮抗剂 CNQX可能影响
了伏隔核、 纹状体等多个核团的谷氨酸能以及 52HT
能的传输 ,并且在精分患者脑内的相应脑区也发现了
AMPA 受体密度的异常[528 ]
;此外 ,另有研究表明抗
精分**氯氮平对 CNQX致精神分裂症症状的改善
与二者对伏隔核 52H T2A 能受体的交互影响有密切
联系 ,由此可见 CNQX对**神经系统的影响还涉
及许多其他神经递质[ 11 ]
. 而谷氨酸递质系统本身涉
及的神经投射也包括内侧前额叶、 伏隔核、 纹状体、 杏
仁核、 海马等多个部位[ 12 ]
,这些脑区对颠倒学习发挥
着什么样的作用? 这需要通过行为及**组化实验
来证实.上述都是值得进一步关注并加以深入研究的
问题 ,以便从行为、 细胞和分子的整体水平探索精神
分裂症的病理机制.
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[责任编辑   周文凯]
275 三 峡 大 学 学 报(自 然 科 学 版)               2006 年 12 月
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