海马是抑郁症发生的核心脑区,海马齿状回的神经干细胞可在成年期持续增殖和分化,影响情绪和认知。糖尿病伴随的高血糖是诱发抑郁症的重要因素之一。为探究左归降糖解郁方对糖尿病并发抑郁症的疗效机制,研究人员以大鼠为材料进行了如下实验。
注:①强迫游泳实验中大鼠漂浮在水面的时间为不动时间,常用于评估抗抑郁药的疗效②水迷宫实验中大鼠找到并爬上平台的时间为登台时间,常用于检测动物学习和记忆能力
(1)当外界信息输入时会产生感觉性记忆,将其转化为第一级记忆的途径是__________ 。抑郁会影响记忆的形成,抗抑郁药一般作用于__________ 来影响神经系统的功能。
(2)据表分析,左归降糖解郁方可__________ (填“降低”或“升高”)模型大鼠的血糖水平。据此推测,左归降糖解郁方对组织细胞的作用是__________ 。通过比较不动时间和登台时间,推测左归降糖解郁方对糖尿病并发抑郁症大鼠的影响是__________ 。
(3)研究证实,Shh信号通路(图1)在神经干细胞的增殖中发挥关键作用。为进一步探究左归降糖解郁方的作用机理,采用电泳技术检测相关蛋白的表达情况,结果如图2所示。请结合图1、2阐明左归降糖解郁方对糖尿病并发抑郁症的治疗机制可能是__________ 。
实验分组及处理 | 血糖(mmol/L) | 强迫游泳实 验不动时间(s) | 水迷宫实验 登台时间(s) | |
健康大鼠 | 灌胃等体 积蒸馏水 | 4.91 | 90.83 | 9.91 |
糖尿病并发 抑郁症模 型大鼠 | 灌胃等体 积蒸馏水 | 23.71 | 132.94 | 29.42 |
左归降糖解郁 方高剂量组(20.52g/kg) | 14.86 | 103.75 | 21.93 | |
左归降糖解郁 方中剂量组(10.26g/kg) | 19.85 | 112.18 | 23.61 | |
左归降糖解郁 方低剂量组(5.13g/kg) | 21.38 | 119.24 | 24.16 |
(1)当外界信息输入时会产生感觉性记忆,将其转化为第一级记忆的途径是
(2)据表分析,左归降糖解郁方可
(3)研究证实,Shh信号通路(图1)在神经干细胞的增殖中发挥关键作用。为进一步探究左归降糖解郁方的作用机理,采用电泳技术检测相关蛋白的表达情况,结果如图2所示。请结合图1、2阐明左归降糖解郁方对糖尿病并发抑郁症的治疗机制可能是
更新时间:2024-05-15 10:32:13
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【推荐1】乐于助人是中华民族的传统美德。当你帮助别人提起重物时,看似举手之劳,实际会发生复杂的神经调节,下图是表示该反射通路的简图,首先大脑皮层发出冲动,可以引起α神经元、γ神经元兴奋,进而引起骨骼肌中的梭外肌纤维(肌纤维即肌细胞)收缩,从而提起重物。已知图中突触释放的神经递质均为兴奋性递质。
回答下列问题:
(1)α神经元兴奋时,兴奋可以传递给梭外肌纤维,但不能传递给A神经元。其原因是____ 。
(2)γ神经元兴奋,肌梭能感受梭内肌纤维收缩,产生兴奋并传导给A神经元。从反射弧结构组成的角度分析,肌梭是______ ,A神经元属于____ 神经元。γ神经元兴奋,最终会使骨骼肌收缩的力量 _____ (填“增强”或“减弱”)。
(3)若一个神经元轴突末梢与另一个神经元或其他细胞相接触的部位,都可称为突触,上图中所示部分共有____ 个突触。
回答下列问题:
(1)α神经元兴奋时,兴奋可以传递给梭外肌纤维,但不能传递给A神经元。其原因是
(2)γ神经元兴奋,肌梭能感受梭内肌纤维收缩,产生兴奋并传导给A神经元。从反射弧结构组成的角度分析,肌梭是
(3)若一个神经元轴突末梢与另一个神经元或其他细胞相接触的部位,都可称为突触,上图中所示部分共有
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(0.4)
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【推荐2】美国神经生物学家埃里克·坎德尔因对海兔缩鳃反射的习惯化和敏感化的杰出研究,获得2000年诺贝尔生理学或医学奖。请根据所学知识和以下信息完成下列问题。
①轻摸海兔的喷水管,鳃很快缩回。
②连续多次重复①中触摸过程,鳃的缩回变慢甚至消失(称为“习惯化”)。
③习惯化后,在头部给予重击,并同时轻摸喷水管,鳃非常迅速缩回(称为“敏感化”)。
图l表示海兔缩鳃反射的神经调节模式图,图2表示短期敏感化前后有关神经元轴突末梢的生理变化。
(1)图1中最简单的反射弧含有_________ 种神经元。
(2)为研究海兔重复受到轻摸喷水管的刺激产生习惯化的原因,科研人员进行了如下实验:
①神经元受到适宜刺激后,受刺激部位膜内电位变化是___ 。表中①和②代表的现象分别是_ 和_______ (填“产生”或“不产生”),原因是_____________________ 。
②根据实验结果,海兔重复受到轻摸等温和刺激产生习惯化是由于兴奋在________ 部位传递减弱或受阻。
(3)据图2分析,习惯化后,当海兔头部受到重击后,中间神经元轴突末梢释放5-HT,这种信号分子与感觉神经元轴突末梢上的______ 结合后,能使突触后膜K+______ 受阻,因此,在感觉神经元和运动神经元构成的突触中,突触前膜兴奋后,恢复静息电位变慢,使Ca2+_________ 增加进而影响递质释放量,从而出现敏感化。
①轻摸海兔的喷水管,鳃很快缩回。
②连续多次重复①中触摸过程,鳃的缩回变慢甚至消失(称为“习惯化”)。
③习惯化后,在头部给予重击,并同时轻摸喷水管,鳃非常迅速缩回(称为“敏感化”)。
图l表示海兔缩鳃反射的神经调节模式图,图2表示短期敏感化前后有关神经元轴突末梢的生理变化。
(1)图1中最简单的反射弧含有
(2)为研究海兔重复受到轻摸喷水管的刺激产生习惯化的原因,科研人员进行了如下实验:
连续电刺激部位 测量指标 | 喷水管皮肤 | 感觉神经元 | 运动神经元 |
感觉神经元动作电位 | 持续产生 | ① | ② |
运动神经元动作电位 | 逐渐减弱 | 逐渐减弱 | 持续产生 |
肌肉收缩程度 | 收缩逐渐减弱 | 收缩逐渐减弱 | 一直正常收缩 |
①神经元受到适宜刺激后,受刺激部位膜内电位变化是
②根据实验结果,海兔重复受到轻摸等温和刺激产生习惯化是由于兴奋在
(3)据图2分析,习惯化后,当海兔头部受到重击后,中间神经元轴突末梢释放5-HT,这种信号分子与感觉神经元轴突末梢上的
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【推荐3】2021年10月4日,科学家David Julius和Ardem Patapoutian因在发现温度和触觉感受器方面做出的突出贡献而被授予诺贝尔生理学或医学奖。研究表明,TRPV1是位于疼痛感神经末梢的非选择性阳离子通道蛋白,它可以通过开合控制相关离子进出神经细胞,使神经细胞膜产生快速的电位变化,电信号就会沿着神经细胞传至大脑。实验证明,辣椒素和43℃以上的高温都可以激活TRPV1,并打开其通道。
(1)吃辣椒时,辣椒素会刺激口腔内的疼觉感受器并产生兴奋,该兴奋在神经纤维上传导时,兴奋部位钠离子通道的开闭情况是____________ ,兴奋沿传入神经纤维传至神经纤维末梢,引起储存在____________ 内的谷氨酸(一种神经递质)释放并作用于突触后神经元,经一系列神经传导过程,最终在大脑皮层产生疼觉。
(2)吃辣味火锅时,若再喝热饮料,则疼觉会增强,试解释其原因:_________ 。
(3)炎症发生时,疼痛是一种防御性的保护反应。研究发现,白细胞介素IL-6能使神经细胞膜上TRPV1通透性增强,使Ca2+内流,继而引发局部炎症组织疼痛,其分子机制如下图所示。
(注:gp130-JAK、P13K、AKT是参与细胞信号转导过程中的重要物质。)
①IL-6与gpl30结合后,通过系列代谢过程使神经细胞膜上TRPV1通透性增强。则膜蛋白gp130最可能是_________ 。(填“载体蛋白”或“受体蛋白”)
②科研人员对枸杞多糖(LBP)的相关药效进行了研究,为验证LBP能通过抑制IL-6的释放发挥药效,请设计实验方案并预期实验结果。
实验材料及仪器:动物细胞培养液、离体神经元、能释放IL-6的胶质细胞、辣椒素(TRPV1的激活剂)、流式细胞仪等仪器(用来检测细胞内各种离子的浓度及培养液中IL-6等细胞因子的含量)。
实验方案:________________ 。
预期结果:_________________ 。
(1)吃辣椒时,辣椒素会刺激口腔内的疼觉感受器并产生兴奋,该兴奋在神经纤维上传导时,兴奋部位钠离子通道的开闭情况是
(2)吃辣味火锅时,若再喝热饮料,则疼觉会增强,试解释其原因:
(3)炎症发生时,疼痛是一种防御性的保护反应。研究发现,白细胞介素IL-6能使神经细胞膜上TRPV1通透性增强,使Ca2+内流,继而引发局部炎症组织疼痛,其分子机制如下图所示。
(注:gp130-JAK、P13K、AKT是参与细胞信号转导过程中的重要物质。)
①IL-6与gpl30结合后,通过系列代谢过程使神经细胞膜上TRPV1通透性增强。则膜蛋白gp130最可能是
②科研人员对枸杞多糖(LBP)的相关药效进行了研究,为验证LBP能通过抑制IL-6的释放发挥药效,请设计实验方案并预期实验结果。
实验材料及仪器:动物细胞培养液、离体神经元、能释放IL-6的胶质细胞、辣椒素(TRPV1的激活剂)、流式细胞仪等仪器(用来检测细胞内各种离子的浓度及培养液中IL-6等细胞因子的含量)。
实验方案:
预期结果:
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(0.4)
【推荐1】为研究富含膳食纤维的饮食对改善糖尿病患者血糖水平的作用,研究人员做了如下实验:
实验材料用具:生理状况相同的健康小白鼠10只、糖尿病模型小鼠20只、黑豆皮可溶性膳食纤维溶液、生理盐水、血糖测定仪等。
实验步骤:
a.10只健康小白鼠作为A组,20只糖尿病模型小鼠随机平分成B组和C组。
b.实验开始时,对三组小鼠进行某种测量操作,并进行数据统计。
c.实验期间三组小鼠除饲喂等量普通饲料外,还需每天对其进行灌胃处理。
d.28天后,测定各组小鼠空腹状态下的血糖浓度,并进行数据统计。
实验结果:
(1)步骤b中的某种测量操作是__________ 。步骤c中C组小鼠用__________ 进行灌胃,A和B组小鼠用__________ 进行灌胃。
(2)实验结论为__________ 。
(3)研究小组进一步研究发现,B组小鼠胰岛面积明显萎缩,C组有所恢复。据此推测上表中C组实验结果产生的机理是__________ 。
(4)该研究对我们防治糖尿病有何启示?__________ 。
实验材料用具:生理状况相同的健康小白鼠10只、糖尿病模型小鼠20只、黑豆皮可溶性膳食纤维溶液、生理盐水、血糖测定仪等。
实验步骤:
a.10只健康小白鼠作为A组,20只糖尿病模型小鼠随机平分成B组和C组。
b.实验开始时,对三组小鼠进行某种测量操作,并进行数据统计。
c.实验期间三组小鼠除饲喂等量普通饲料外,还需每天对其进行灌胃处理。
d.28天后,测定各组小鼠空腹状态下的血糖浓度,并进行数据统计。
实验结果:
组别 | 实验开始时(mmol/L) | 28天后(mmol/L) |
A | 5.08 | 5.07 |
B | 16.27 | 17.56 |
C | 16.28 | 11.38 |
(1)步骤b中的某种测量操作是
(2)实验结论为
(3)研究小组进一步研究发现,B组小鼠胰岛面积明显萎缩,C组有所恢复。据此推测上表中C组实验结果产生的机理是
(4)该研究对我们防治糖尿病有何启示?
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(0.4)
【推荐2】胰岛素是人体血糖调节中的重要激素,其释放受到机体的精确调控。
(1)人体内胰岛素释放通路是:餐后血糖升高,葡萄糖由细胞膜上的载体蛋白转运到胰岛B细胞内,经过__________ 过程产生大量ATP,阻断ATP敏感型钾离子通道,进而抑制了钾离子的外流,使细胞膜内的电位___________ ,打开电压依赖性的Ca2+通道,升高了胞内的Ca2+浓度,促进胰岛素分子以__________ 的方式释放到细胞外。
(2)研究发现,高浓度葡萄糖可引起胰岛A细胞合成并分泌谷氨酸,为研究谷氨酸的作用机理,科研人员将三组数目相等的小鼠离体胰岛进行培养,培养条件及结果如图1所示(CQNX为谷氨酸受体阻断剂)。实验结果表明:____________________________________ 。由此推测,谷氨酸与胰岛B细胞表面的_________ 结合发挥作用。
(3)科研人员进一步用谷氨酸溶液处理正常小鼠和K+通道基因敲除小鼠的胰岛B细胞,检测细胞内Ca2+荧光强度,结果如图2所示。
①由实验结果可知,谷氨酸能够__________ 正常小鼠胰岛B细胞内的Ca2+浓度。
②K+通道基因敲除小鼠和正常小鼠相比,细胞内的基础Ca2+浓度显著高于正常小鼠,从胰岛素释放通路分析,是由于K+通道基因敲除小鼠的K+通道不能正常发挥作用,导致Ca2+通道_________ 。
③该实验结果说明谷氨酸对胰岛B细胞的作用是通过__________ 实现的。
(4)基因敲除是一种特殊的基因重组技术,即将外源目的基因导入细胞从而干扰该细胞内某一基因的功能。将外源目的基因导入小鼠的胰岛B细胞常用方法是__________ 。
(1)人体内胰岛素释放通路是:餐后血糖升高,葡萄糖由细胞膜上的载体蛋白转运到胰岛B细胞内,经过
(2)研究发现,高浓度葡萄糖可引起胰岛A细胞合成并分泌谷氨酸,为研究谷氨酸的作用机理,科研人员将三组数目相等的小鼠离体胰岛进行培养,培养条件及结果如图1所示(CQNX为谷氨酸受体阻断剂)。实验结果表明:
(3)科研人员进一步用谷氨酸溶液处理正常小鼠和K+通道基因敲除小鼠的胰岛B细胞,检测细胞内Ca2+荧光强度,结果如图2所示。
①由实验结果可知,谷氨酸能够
②K+通道基因敲除小鼠和正常小鼠相比,细胞内的基础Ca2+浓度显著高于正常小鼠,从胰岛素释放通路分析,是由于K+通道基因敲除小鼠的K+通道不能正常发挥作用,导致Ca2+通道
③该实验结果说明谷氨酸对胰岛B细胞的作用是通过
(4)基因敲除是一种特殊的基因重组技术,即将外源目的基因导入细胞从而干扰该细胞内某一基因的功能。将外源目的基因导入小鼠的胰岛B细胞常用方法是
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【推荐3】肥胖已成为现代社会中最常见的营养障碍性疾病。瘦素是肥胖基因的表达产物,它的发现使人们对肥胖的认识取得了突破性进展。请回答下列有关瘦素的问题:
(1)瘦素主要由白色脂肪组织合成并分泌,作用于下丘脑的“体质量调节中枢”,引起动物食欲降低,能量消耗增加,体重减少。这表明瘦素的作用是____________ (填“供能”、“催化”或“传递信息”)。
(2)研究表明,胰岛素能促进瘦素的合成和分泌,而瘦素抑制__________ 细胞分泌胰岛素,这体现了激素调节的__________ 调节机制;约80%的瘦素与蛋白结合后由血浆运输到全身,这体现了激素调节的_______________ 特点。
(3)在健康人体内,随着脂肪的增加,瘦素的分泌量__________ (填“增加”、“不变”或“减少…),人体不会出现肥胖症。某些自身免疫病患者瘦素分泌量正常,但出现肥胖症 状,其肥胖的原因可能是______ 。
(1)瘦素主要由白色脂肪组织合成并分泌,作用于下丘脑的“体质量调节中枢”,引起动物食欲降低,能量消耗增加,体重减少。这表明瘦素的作用是
(2)研究表明,胰岛素能促进瘦素的合成和分泌,而瘦素抑制
(3)在健康人体内,随着脂肪的增加,瘦素的分泌量
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【推荐1】为探究铅中毒对大鼠学习记忆的影响,将大鼠分为四组,其中一组饮水,其余三组饮醋酸铅溶液,60天后进行检测。检测a:用下图水迷宫(池水黑色,大鼠无法看到平台)进行实验,大鼠从入水点入水,训练其寻找水面下隐蔽平台,重复训练4天后撤去平台,测定大鼠从入水点到原平台水域的时间;检测b:测定脑组织匀浆铅含量及乙酰胆碱酯酶(AchE)活性。AchE活性检测原理:AchE可将乙酰胆碱(Ach)水解为胆碱和乙酸,胆碱与显色剂显色,根据颜色深浅计算酶活性。
(1)表中用于评价大鼠学习记忆能力的指标是______ ,通过该指标可知______ 组大鼠学习记忆能力最弱。
(2)从突触传递信号的过程分析:兴奋在突触处传递信息的速度比在神经纤维上要慢,原因是______ 。
(3)本实验是通过检测单位时间内的______ 生成量,进而计算乙酰胆碱酯酶的活性。表中结果表明:脑组织铅含量越高,Ach水解速度越______ 。
(4)学习和记忆可能涉及脑内______ 的作用以及某些种类蛋白质的合成。为研究记忆的机理,科学家将先让一组海蜗牛接触几次电击,海蜗牛在接触几次电击后,能学会利用长时间蜷缩的方式保护自己;没有经过电击刺激的海蜗牛则没有类似防御行为。研究者提取前者腹部神经元的RNA注射到后者颈部,发现原本没有受过电击的海蜗牛也“学会”了防御,而对照组则没有此现象。以下叙述符合该实验的有______ 。
A.本实验对照组的海蜗牛不需要注射RNA
B.实验组海蜗牛长时间蜷缩保护自己的方式可始终维持
C.对照组和实验组“长时间蜷缩保护自己”的方式属于条件反射
D.说明特定的RNA直接决定了动物记忆的形成,可以使海蜗牛“获得”记忆
组别 | 醋酸铅溶液浓度/g·L-1 | 脑组织铅含量 /g·gprot-1 | AchE活性 /U·mgprot-1 | 到达原平台水域时间/s |
① | 0 | 0.18 | 1.56 | 22.7 |
② | 0.05 | 0.29 | 1.37 | 23.1 |
③ | 1 | 0.57 | 1.08 | 26.9 |
④ | 2 | 1.05 | 0.76 | 36.4 |
(1)表中用于评价大鼠学习记忆能力的指标是
(2)从突触传递信号的过程分析:兴奋在突触处传递信息的速度比在神经纤维上要慢,原因是
(3)本实验是通过检测单位时间内的
(4)学习和记忆可能涉及脑内
A.本实验对照组的海蜗牛不需要注射RNA
B.实验组海蜗牛长时间蜷缩保护自己的方式可始终维持
C.对照组和实验组“长时间蜷缩保护自己”的方式属于条件反射
D.说明特定的RNA直接决定了动物记忆的形成,可以使海蜗牛“获得”记忆
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【推荐2】高等动物的学习、记忆功能与海马脑区神经元的突触联系有关。
(1)小鼠海马脑区神经元突触后膜上分布A受体和N受体, 二者均为离子通道(图1甲)。对突触前神经元施加单次刺激后,传入神经末梢释放的__________ 与两种受体结合(图1乙), Na+通过A通道内流导致突触后膜的电位变化, 促进K⁺解除N通道处Mg2+的阻碍,进而 K+__________ ,引发 Na+和Ca2+ 通过N通道内流。(2)基于上述机理, 研究人员对突触前神经元施加高频强刺激(TBS), 测量 TBS 施加前后, 给予单次刺激时A受体及N受体引发的突触后膜电位最大值, 结果如图2。①图2结果显示___________ , 表明该突触传递的信号强度在施加TBS后增强,这种现象称为LTP。
②进一步研究发现, LTP 出现的原因是: 施加 TBS, A 受体被激活进而引发的膜电位变化持续时间增长,引起更多___________ 流入突触后神经元,引发镶嵌有N和A受体的囊泡转运至突触后膜并与细胞膜融合,从而___________ 的数量。
(3)研究人员推测N受体向突触后膜的转运影响A 受体及N受体引发的LTP, A 受体向突触后膜的转运仅影响A受体引发的LTP。为验证该推测, 利用离体培养的海马区神经元进行下表所示实验。
a. N受体膜转运抑制剂 b. A 受体膜转运抑制剂
c. N受体抑制剂 d. A 受体抑制剂
e. 低浓度 Mg2+的人工脑脊液 f.正常浓度 Mg2+的人工脑脊液
请将上述选项依次填入表格的①~③处:_______ (选填选项前的字母), 以完善该实验。若该推测正确, 则④~⑦处实验结果依次为_______ 。
(4)基于以上研究, 说明LTP 的生物学意义_______ 。
(1)小鼠海马脑区神经元突触后膜上分布A受体和N受体, 二者均为离子通道(图1甲)。对突触前神经元施加单次刺激后,传入神经末梢释放的
②进一步研究发现, LTP 出现的原因是: 施加 TBS, A 受体被激活进而引发的膜电位变化持续时间增长,引起更多
(3)研究人员推测N受体向突触后膜的转运影响A 受体及N受体引发的LTP, A 受体向突触后膜的转运仅影响A受体引发的LTP。为验证该推测, 利用离体培养的海马区神经元进行下表所示实验。
组别 | 处理I | 处理Ⅱ及检测指标 | 实验结果 |
对照组 | 无 | i. 测量 A受体引发的膜电位:进行相关处理, 检测施加TBS前后的膜电位最大值。 ii. 测量N受体引发的膜电位:加入_②③_,检测施加 TBS 前后的膜电位最大值。 | i.升高 ii.升高 |
实验组1 | b | i. _④_ ii.⑤ | |
实验组2 | ① | i.⑥_ ii.⑦ |
c. N受体抑制剂 d. A 受体抑制剂
e. 低浓度 Mg2+的人工脑脊液 f.正常浓度 Mg2+的人工脑脊液
请将上述选项依次填入表格的①~③处:
(4)基于以上研究, 说明LTP 的生物学意义
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【推荐3】长时程增强作用(LTP)是发生在两个神经元信号传输中的一种持久的增强现象,能够同步刺激两个神经元,被普遍视为构成学习与记忆基础的主要分子机制之一。下图展示了海马体CA1区与CA3区记忆神经元之间突触的LTP机制。A受体可与谷氨酸正常结合并打开偶联的Na+通道。N受体与谷氨酸结合,在突触后膜产生动作电位后才打开偶联的Ca2+通道。(1)突触后膜由静息状态转为兴奋状态时,N受体通道的___ 发生了改变,Ca2+通过___ 方式内流。
(2)高频刺激下,大量Ca2+内流并与钙调蛋白结合,激活钙调蛋白激酶、NO合成酶和PCK。钙调蛋白激酶可以使A受体通道磷酸化,提高对Na+的通透性;NO合成酶可以___ ;PCK___ 。最终使突触后神经元持续兴奋较长时间。
(3)若阻断N受体作用,再高频刺激突触前膜,未诱发LTP,但出现了突触后膜电现象,据图推断,该电现象与___ 内流有关。
(4)单次高频刺激导致早期LTP(E-LTP),多次间隔高频刺激可产生E-LTP和晚期LTP(L-LTP),从下图所示结果上看,L-LTP与E-LTP的主要区别是___ ;从记忆形成角度考虑,L-LTP的形成可能还涉及到___ 的建立。(注:横坐标是时间,纵坐标是电位变化。)
(2)高频刺激下,大量Ca2+内流并与钙调蛋白结合,激活钙调蛋白激酶、NO合成酶和PCK。钙调蛋白激酶可以使A受体通道磷酸化,提高对Na+的通透性;NO合成酶可以
(3)若阻断N受体作用,再高频刺激突触前膜,未诱发LTP,但出现了突触后膜电现象,据图推断,该电现象与
(4)单次高频刺激导致早期LTP(E-LTP),多次间隔高频刺激可产生E-LTP和晚期LTP(L-LTP),从下图所示结果上看,L-LTP与E-LTP的主要区别是
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