桶状皮层由位于躯体感觉皮层第四层的多细胞单元组成,这些单元被称为“桶”。每根面部的触须在桶状结构中都对应着一组特定的神经元,这使得感觉输入能够被精确地映射到皮层结构中[1,2]。在出生后的早期发育阶段,各种感觉体验会深刻影响这些神经回路的形成与完善[[3], [4], [5]]。因此,桶状皮层是研究经验依赖性可塑性及感觉皮层重组背后神经机制的理想模型[1,6]。
感觉体验在塑造啮齿类动物桶状皮层的感受野特性及皮层映射结构中起着核心作用[3,6]。触觉刺激是一种积极的感官丰富手段,表现为轻柔的抚摸或擦动,已被证明能够引发显著的神经和行为变化[[7], [8], [9]]。在啮齿类动物模型中,触觉刺激已被证实能够提升学习记忆、焦虑样行为、恐惧反应以及社会行为等认知功能[[10], [11], [12]]。例如,有研究表明,对于那些顶叶存在损伤的大鼠,新生儿期的触觉刺激能够增加额叶锥体神经元的树突长度和棘突密度,同时还能提升其行为表现[10]。与普通饲养环境相比,包含触觉刺激的环境丰富方案能够更好地提升动物的认知和运动功能[11,12]。此外,触觉刺激很可能通过调节内分泌系统以及BDNF、胰岛素样生长因子(IGF-1)等神经营养因子来发挥作用[13,14]。所有这些研究结果都表明,触觉刺激是调控大脑发育和功能的强大因素。
先前的研究显示,雄性和雌性动物对感觉体验及环境干预的反应可能存在差异,从而导致不同的神经可塑性和行为适应模式[8,15]。在面对社交性面部触碰时,雄性神经元的放电频率会比雌性高出44%,而雌性的增幅仅为19%,二者之间存在明显差异。此外,雌性的放电频率在发情期与非发情期之间还会出现1.5倍的波动,这表明激素水平会对神经元活动产生影响[16]。从结构层面来看,已有研究指出,出生后20天时,雌性大鼠的桶状皮层在右侧的面积更大,而雄性则在左侧更大[17]。在神经保护方面,无论性别如何,在感觉剥夺环境下,性激素都能提供相似的保护作用,这说明存在共同的激素调控路径[18]。另外,也有研究显示,在富集环境中提前暴露于丙戊酸的大鼠中,其认知行为表现以及桶状皮层神经元的反应也存在性别差异[19]。感觉体验的性别依赖性效应已成为神经可塑性研究中的重要因素。Afarinesh等人(2025年)的研究表明,触觉刺激能够改变雄性大鼠桶状皮层神经元的感受野特性[9]。此前的研究还发现,雌激素能够促进海马体等区域的突触生成,增加树突棘突的密度,并有助于NMDA受体介导的长时程增强效应(LTP)[20,21]。因此,了解触觉刺激在两性中的不同作用,对于开发针对神经发育障碍和感觉处理障碍的针对性干预措施具有重要意义。
迄今为止,尚无研究系统地探讨过触觉刺激对健康雌性大鼠桶状皮层神经元感受野的影响。鉴于目前已知的突触可塑性机制的性别差异[22,23]、皮质回路的激素调控机制[16,18],以及感官丰富环境所带来的行为效应[[7], [8], [9]],有必要进一步研究触觉刺激是否会在雌性大鼠身上产生特殊影响。在本研究中,我们旨在探究触觉刺激对健康雌性Wistar大鼠桶状皮层的启动反应、关闭反应特性、反应潜伏期、感受野结构(PW/AW比率)以及跨触须抑制效应(CT-Ratio)的影响。我们假设,触觉刺激会改变雌性大鼠的感受野特性,进而增强兴奋性反应并提升时间处理能力。