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.1997年5月1日；17(9):3128-35.
doi:10.1523/JNEUROSCI.17-09-03128.1997。

小鼠肌梭传入纤维和运动神经元之间特异性单突触连接的形成

S C米尔斯 1, E弗兰克
附属公司

小鼠肌梭传入纤维和运动神经元之间特异性单突触连接的形成

S C米尔斯等人。 神经科学. .

摘要

在成年脊椎动物中，支配拉伸敏感肌梭的感觉神经元与脊髓中特定的运动神经元亚群进行单突触兴奋性联系。纺锤体传入纤维（Ia纤维）与供应相同（同名）肌肉的运动神经元之间的联系最强，但与供应拮抗或功能无关肌肉的运动神经之间的联系很少或根本没有。在低等脊椎动物中，这些连接从第一次形成时就具有特异性，但有关哺乳动物中这些反射连接是如何形成的信息相对较少。因此，我们研究了小鼠出生后发育过程中这些突触连接的模式。从分离的脊髓制剂中鉴定的后肢运动神经元进行细胞内记录，并在出生后第一周的不同时间测量鉴定的后肢肌肉神经中Ia纤维的单突触输入。在这一时期，联系的模式是特定的。从P0到P7，Ia纤维与同名运动神经元有很强的联系，但与拮抗运动神经元的联系很弱。即使当肌肉神经仅以0.1赫兹的频率受到刺激时，连接模式仍具有高度的特异性，这与不稳定的不适当连接的特殊亚群相矛盾。因此，在出生后的第一周，这些连接的模式中没有明显的重排，这与低等脊椎动物的情况类似，表明负责建立这种特异性的机制在进化过程中是保守的。

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数字

图1。
图1。
用单突触模型分析突触反应。这三个例子显示了P5脊髓中单个股四头肌运动神经元的三种不同输入。这个顶部跟踪显示来自股四头肌传入的同名输入中间记录道显示来自拮抗闭孔肌传入的输入底部轨迹显示隐神经传入的皮肤输入。所有记录道均以1 Hz的频率记录，平均60次。模型跟踪(模型)，显示为阴影线在每个例子中，都是相同准备中另一股四头肌运动神经元的同名输入。对于每个记录道，对模型进行缩放，以便其上升阶段的前几毫秒与所分析的记录道相匹配。然后将EPSP的单突触成分的振幅作为模型的标度振幅，并指出在下面每个轨迹。刺激股四头肌神经引起的单突触EPSP比闭孔神经大得多，尽管闭孔神经中的感觉传入诱发的多突触反应仅在2-3毫秒后开始。这个垂直线通过所有的轨迹都表明了同音Ia EPSP在顶部和模型跟踪并提供以便于比较三个突触输入的延迟。来自其他股四头肌运动神经元的小的电紧张耦合电位先于同名的EPSP；在图3和图6中的一些同名EPSP之前，可以看到类似的耦合电位。每个记录道开始处的校准脉冲为0.5 mV和2.0 msec。
图2。
图2。
最早感觉运动EPSP的潜伏期与传导最快的感觉传入神经（脊髓背根电位、，CDRP（CDRP）)在出生后的第一周。测量每个数据点闭孔神经和股四头肌神经的同名输入；误差线为±1 SEM。所有潜伏期在发育过程中都随着传导速度的增加而减少，但潜伏期的差异在3.5-4.9毫秒时保持相对恒定，反映了脊髓内感觉传导时间加上一个突触延迟的总和。这个数字每个数据点的记录数如所示圆括号.
图3。
图3。
刺激股四头肌或闭孔肌神经的传入神经诱发的股四头肌和闭孔运动神经元中具有代表性的EPSP。这个前四个记录道显示两个运动神经元在P0（P0）准备，而底部四条记录道在以下位置显示类似的连接第5页同源单突触Ia输入相对较大，而来自供应拮抗肌肉的肌肉传入神经的短潜伏期输入较弱。这种连接模式在出生后的第一周保持不变。刺激的开始用一个短垂直线，基线用细水平线每个记录道开始处的校准脉冲为0.5 mV和2.0 msec。
图4。
图4。
不同发育年龄股四头肌和闭孔运动神经元中单突触Ia EPSP的平均振幅。显示了每个年龄组每种类型的感觉-运动对的振幅（误差条=1 SE）。每个符号表示从一条肌肉神经到一种运动神经元的输入。例如，方庭。到对象。表示从股四头肌神经到闭孔运动神经元的输入。图5中的直方图显示了每个点的检查对数量。在出生后的第一周，所有四种类型的突触连接的EPSP振幅保持相对恒定，在任何阶段都很少有来自拮抗性Ia传入的输入。
图5。
图5。
不同发育年龄股四头肌和闭孔运动神经元单突触Ia EPSP的振幅直方图。EPSP振幅分为0.2 mV箱x个-轴刻度，显示在右下角，对于每个直方图都是相同的。这个极右翼每个直方图中的bin包括所有>5 mV的响应年-不同直方图的轴不同，但在每种情况下，所有列的总和是总数直方图中出现的次数，如圆括号尽管在出生后的第一周内偶尔出现大于1 mV的拮抗性EPSPs，但在每个检查阶段，同源性输入平均都大于拮抗性输入。
图6。
图6。
刺激频率对感觉-运动EPSP振幅的影响。这个顶部记录道在1.0 Hz的刺激下向两个运动神经元显示同名和拮抗的肌肉感觉输入，而底部痕迹对相同的运动神经元显示相同的输入，但以0.1 Hz的刺激。在任何情况下，低频刺激都没有显示出拮抗性肌肉传入的显著短潜伏期输入，而在1.0 Hz时，这种输入会被忽略。尽管连接模式没有改变，但大多数突触输入在较低频率下较大。刺激的开始用一个短垂直线，基线用细水平线每个记录道开始处的校准脉冲为0.5 mV和2.0 msec。
图7。
图7。
出生后第一周内不同时间重复刺激对单突触Ia EPSP振幅的影响。这个顶部和底部面板分别显示了股四头肌和闭孔运动神经元的输入。显示了每个年龄组每种感觉-运动对的平均单突触振幅（误差条=1SE）。缩写与图4中的相同。这个数字每项比较中检查的配对数如所示圆括号.
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