通过电生理场电位记录研究海马CA1区跨层间的长期突触可塑性

长期以来，突触可塑性，特别是长时程增强和长时程抑制，已在海马体的横向方向上得到了广泛研究。同时，也已在纵向方向上进行了相关研究。然而，就纵向方向而言，关于海马体纵向CA1轴在突触可塑性方面的研究却极少受到关注。

我们实验室先前的一项研究已表明，海马体 CA1 锥体神经元可形成支持突触可塑性的联合性连接。为进一步理解本实验方案，建议您参考下方所列的先前发表文献。注射乌拉坦以麻醉小鼠。

将完全麻醉的小鼠置于设置为 37 摄氏度的加热垫上。涂抹眼用凝胶以保持眼睛湿润。使用眼眶固定钳牢固固定小鼠颅骨。

眼夹可在手术过程中为实验者提供操作的灵活性。此外，它在涉及听觉皮层的实验中也特别有用。然而，必须格外注意以获得精确的立体定位坐标。

用手术刀分离小鼠顶骨与枕骨交界处的皮下组织和肌肉。用棉签将硬脑膜擦干。然后穿刺小脑延髓池以引流脑脊液。

用棉签固定以持续引流脑脊液。剪除头皮上的皮肤并保持暴露区域干燥。借助游标卡尺标记对应海马体区域的点位。

使用手术刀或高速钻头，在显微镜下沿标记点于海马背侧区域上方的颅骨处做切口。通过滴加生理盐水或惰性油保持暴露的脑组织湿润。将刺激电极和记录电极牢固地固定并定位在立体定位仪的电极夹持器中。

将刺激电极和记录电极调整至背侧海马CA1区上方。以小鼠脑立体定位坐标为参考，确定背侧纵向CA1海马区域的坐标位置。若使用多通道电极进行记录，应首先利用第一通道确定海马CA1区域的立体定位坐标。

将剩余电极放置到位，使刺激电极和记录电极相对于前囟点中线的角度在30度至60度之间。该角度对应于海马CA1区的纵向走向。开启记录系统。

打开用于记录和数据采集的神经软件。使用显微操作器缓慢降低记录电极和刺激电极，直至电极刚好接触脑表面。当电极接触脑表面时，观察到阻抗的升高。

这可以在屏幕上显示的红色通道中观察到。缓慢将电极降至与所选海马CA1区立体定位坐标相对应的大致深度。给予刺激，直至观察到稳定的诱发出的兴奋性突触后电位。

通过输入-输出曲线检测最大刺激强度。利用输入-输出曲线设定基线强度，并设定用于诱发高频刺激或低频刺激的刺激强度。在高频刺激或低频刺激后，记录一小时内的局部全电位。

导出数据并使用选定的软件进行分析。将400 ml预先配制好的切片液倒入另一个烧瓶中，并通氧约20分钟。取200 ml已通氧的切片液。

用封口膜覆盖，并转移至 -80 摄氏度冰箱中冷冻约 20 分钟，制成冰沙状。将剩余的 200 ml 切片液倒入脑片孵育室中，置于 32 摄氏度水浴中持续通气。取出预冷的切片液，倒入约 50 ml 至烧杯中。

将麻醉后的小鼠断头。剪开覆盖头骨的皮肤，沿中线将头骨切至枕骨。用钝头镊子打开头骨。

用解剖刀沿中线将两个脑半球分开。用刮勺轻轻挖出脑组织，放入烧杯中的预冷切片液中。用刮勺轻轻剥离皮层，分离出海马体。

切除分离出的海马体的隔端和颞端。在切片板上涂抹少量胶水。对于纵向CA1海马切片，用胶水将海马体的CA3区域固定在切片板上。

对于作为对照的横切切片，将海马的腹侧末端固定在振动切片机的切片板上。将其放入切片室中。设置振动切片机的参数。

使用振动切片机切割已固定的海马组织。一个良好的纵向CA1海马脑切片应包含一层CA1区和两层齿状回。此外，CA1区的锥体细胞层（stratum oriens）和辐射层（stratum radiatum）也应清晰可见。

或者，可制备横切的海马脑片，以保留齿状回、CA3 和 CA1 区域的完整性。将脑片转移至水浴中的脑片孵育室，于 32 摄氏度孵育 20 分钟，随后置于室温下恢复。

以每分钟2 ml的速度持续向记录室中灌流ACF溶液。将脑片转移至记录室中，用钝头镊子调整脑片位置，并用固定网将其固定。启动数据采集软件。

纵向脑切片。对于纵向切片，将刺激电极和记录电极置于内嗅层。将刺激电极放置在脑切片的 septal 侧或 temporal 侧，并从同一层进行记录。

或者，将刺激电极和记录电极置于辐射层，在脑切片的 septal 侧或 temporal 侧放置刺激电极。对于作为对照的横切切片，将刺激电极置于 CA3 区的 Schaffer 侧支通路区域，记录电极置于 CA1 区域。打开隔离刺激发生器并给予刺激。

调整记录电极的深度，直至观察到稳定的诱发出的兴奋性突触后电位。通过输入-输出曲线检测最大刺激强度。利用输入-输出曲线设定用于基线记录、诱发高频刺激或低频刺激的刺激强度。

有关诱导长时程增强或长时程抑制的参数，请参阅所附的 PDF 文件。在体内，诱发兴奋性突触后电位在高频刺激下增加。这表明海马 CA1 区支持长时程增强。

对于纵向的海马CA1脑切片，在高频刺激下，海马CA1区的隔侧和颞侧的内分子层和辐射层均观察到反应增强。这表明沿纵向海马CA1区域诱导的突触可塑性并非线性或具有方向特异性。采用已建立的长时程抑制实验方案，在体内和体外均未诱导出长时程抑制效应。

综上所述，我们向您展示了如何在体内和体外研究海马CA1区沿纵轴的长时程突触可塑性。有关该实验方案的更多细节，请参阅本视频附带的PDF文件，以帮助您在自己的实验室中开展针对海马CA1区纵轴方向长时程突触可塑性的研究。