第三章 ：實驗結果
第一節 ：高頻率刺激之 trains 數目與早晚期 LTP 的表現關係。
先前有許多研究已指出高頻率刺激（ HFS）可以誘發突觸傳導效 能的長期增益（LTP），因此本實驗首先要研究的主題是---誘發突 觸傳導效能增益的刺激強度是否與 LTP 維持的時間長短有關？於是 實驗設計在大白鼠海馬體 CA1 區域上，給予不同 trains 數目的 100 Hz 高頻率刺激（high frequency stimulation；HFS）來觀察各自引發出的 LTP 所維持之時間。圖五結果顯示，在海馬體 CA1 區域給予 1 train 的 100 Hz 高頻率刺激（single train of HFS）可以使 CA1 突觸的傳導 效能提升，並且形成 early-phase LTP（LTP = 125.2 ± 5.40 %, n = 10, p < 0.05, paired t-test，LTP 之測量為 HFS 之後 31~60 分鐘）；但無法 形成晚期的長期增益（LTP = 102.5 ± 6.59 %, n = 10, p = 0.71, paired t-test，LTP 之測量為 HFS 之後 241~270 分鐘)。如果將刺激的強度增 強為 3 trains 的高頻率刺激，則引發出的 LTP 可以維持得比較久（見 圖七），但是突觸傳導效能的增益一樣無法維持至晚期（LTP = 106.6 ± 7.15 %, n = 8, p = 0.38, paired t-test，LTP 之測量為 HFS 之後 241~270
分鐘）。然而，要是將條件刺激的刺激強度增強到 5 trains 或者是
9 trains 的高頻率刺激，則可以引發出維持長達 270 分鐘的 late-phase LTP（LTP 分別是 126.3 ± 9.44 %, n = 8, p < 0.05；151.9 ± 17.45 %, n = 8, p < 0.05, paired t-test，LTP 之測量為 HFS 之後 241~270 分鐘）
（見圖九、圖十一）。圖十二為以上結果的整合圖，由圖中可觀察得 知，1 train 或 3 trains 的高頻率刺激能夠引發出 early-phase LTP，而 5 trains 或是 9 trains 的高頻率刺激則可以引發出維持長達 270 分鐘的 late-phase LTP。由此實驗結果可推知，LTP 之表現時間長短與刺激時 所給予之 trains 數目成正比例關係。
第二節：細胞本體 theta-頻率波刺激使早期的 LTP 鞏固為晚 期的 LTP 之時間差約為-60 至 60 分鐘。
過去的研究報告指出，在海馬體 CA1 誘發 early-phase LTP 之刺 激條件如果配合細胞本體給予刺激（somatic stimulation），則會使突 觸之 early-phase LTP 鞏固成 late-phase LTP（Dudek and Fields, 2002）。 因此，我們進一步的實驗想要論證的是，配合海馬體 CA1 細胞本體 theta-頻率波刺激（somatic theta-burst stimulation）的給予是否會將由 1 train 的高頻率刺激所引發的 early-phase LTP 鞏固成為 late-phase LTP？若可以的話，則再進一步探討給予細胞本體 theta 頻率波刺激與
首先，我們經由 S1 電極給予基礎刺激，測得 20 分鐘穩定 baseline 之後，再經由 S2 電極給予三次 TBS 刺激活化細胞本體，則結果發現 TBS 的刺激對 S1 刺激所引發出的 fEPSP 不會造成 potentiation 的影響
（93.8 ± 2.97 %, n = 16, p = 0.055, paired t-test，fEPSP 之測量為 TBS 之後 51~70 分鐘），因此證實 S1 電極與 S2 電極所刺激的 pathway 是 互為獨立的（圖十三）。
進一步的實驗，我們在 S1電極經由給予高頻率刺激來引發 fEPSP 的 LTP，在經過 20 分鐘（20 min）後，再經由擺放在 alveus 的 S2 刺 激電極給予 theta 頻率波刺激活化 CA1 細胞本體，可以由圖十五的結 果分析得知，這樣的刺激條件，可以使原先的 early-phase LTP 被鞏固 成為 late-phase LTP（117.8 ± 6.13 %, n = 8, p < 0.05, paired t-test，LTP 之測量為 HFS 之後 241~270 分鐘）。然而，如果是在高頻率刺激給予 後的 60 分鐘再配合 theta-頻率波刺激活化 CA1 細胞本體的話，則結 果由圖十七可以發現，在此時間差配合 theta-頻率波刺激依然能夠使 1 train 高頻率刺激所引發之 early-phase LTP 被鞏固成為 late-phase LTP
（121.6 ± 9.12 %, n = 9, p < 0.05, paired t-test，LTP 之測量為 HFS 之後 241~270 分鐘）；但是，若將 theta-頻率波刺激給予的時間延長至高頻 率刺激後的 120 分鐘再給予，則突觸傳導效能增益的現象僅能形成 early-phase LTP（123.3 ± 5.67 %, n = 7, p < 0.05, paired t-test，LTP 之
測量為 HFS 之後 31~60 分鐘），而無法將 early-phase LTP 被鞏固成為 late-phase LTP（90.4 ± 13.36 %, n = 7, p = 0.5, paired t-test，LTP 之測 量為 HFS 之後 241~270 分鐘）（見圖十九）。
我 們 接 下 來 的 實 驗 想 要 測 試 配 合 somatic ?-burst 刺 激 對 early-phase LTP 鞏固為 late-phase LTP 的效應是否和 somatic 刺激與高 頻率刺激的時間次序有關？因此以下實驗將細胞本體 theta-頻率波刺 激與 1 train 高頻率刺激的刺激順序顛倒並進行與上述實驗類似的實 驗（實驗流程：圖三.C）。當細胞本體 theta-頻率波刺激與 1 train 高頻 率刺激的時間間距為 120 分鐘（-120 min）時，由圖二十一的結果分 析得知，在此間距的刺激條件下，由 1 train 高頻率刺激所誘發出的 early-phase LTP 無法被鞏固為 late-phase LTP（101.5 ± 13.57%, n = 8, p = 0.92, paired t-test，LTP 之測量為 HFS 之後 251~270 分鐘）。我們 將細胞本體 theta-頻率波刺激與 1 train 高頻率刺激的間距拉近至 60 分鐘（-60 min），由圖二十三的結果得知，在此間距的刺激條件下由 1 train 所誘發的 early-phase LTP 能夠被鞏固為 late-phase LTP （121.6
± 7.91 %, n = 8, p < 0.05, paired t-test，LTP 之測量為 HFS 之後 251~270 分鐘 )。由以上的結果可以得知， 1 train 的高頻率刺激所引發的 early-phase LTP 要能夠被鞏固為 late-phase LTP，需要 theta-頻率波刺 激在高頻率刺激之前的特定時間間距內活化細胞本體才得以形成，間
距在-60 分鐘時，可使 early-phase LTP 被鞏固成為 late-phase LTP；然 而，間距若延長至-120 分鐘時，則無法使 early-phase LTP 被鞏固為 late-phase LTP。
由此系列實驗結果整合圖（見圖二十四）可以得知，theta-頻率 波刺激活化細胞本體與 1 train 高 頻 率 刺 激 的 時 間 間 距 決 定 了 early-phase LTP 是否可以被鞏固成為 late-phase LTP。然而，1 train 高 頻率刺激所引發的 early-phase LTP 要能夠被鞏固成為 late-phase LTP 需要在 1 train 高頻率刺激之前或刺激之後 60分鐘以內配合 theta-頻率 波刺激活化 CA1 細胞本體；當時間間距延長為 120 或-120 分鐘時，
則 細 胞 本 體 theta 頻 率 波 刺 激 對 1 train 高 頻 率 刺 激 所 引 發 的 early-phase LTP 則沒有鞏固的作用。
第三節：theta-頻率波刺激鞏固長期增益的作用是不需 NMDA 接受器之調控。
先前的生化、型態實驗結果推測，somatic theta-burst 的刺激在-30 分鐘的時間差內給予，能使 1 train 高頻率刺激所引發的 early-phase LTP 受 到 鞏 固 而 成 為 late-phase LTP 的 效 應 是 NMDA-receptors independent，但卻是 voltage-gated calcium channels dependent（Dudek
後 60 分鐘再給予 CA1 細胞本體 theta-頻率波刺激所造成的 late-phase LTP 為基準，提供上述論述的電生理證據以及進一步研究其可能的細 胞機制。
D,L-AP5 是一種有效而且具專一性的 NMDA 接受器之拮抗劑
（antagonist），能夠有效抑制 NMDA 接受器被活化，於是實驗設計 於高頻率刺激後的 45 分鐘起，開始灌流含有 50 µM D,L-AP5 的人工腦 脊髓液，直至給予 theta-頻率波刺激活化 CA1 細胞本體後的 20 分鐘，
再換回原先的人工腦脊髓液，總共給藥的時間為 45 分鐘（實驗流程 如圖三 D.所示）。結果由圖二十六可觀察出，給予 D,L-AP5 的組別，
配 合 theta-頻率波刺激一樣會使 1 train 高頻率刺激所引發出的 early-phase LTP 被鞏固成為 late-phase LTP（115.4 ± 5.58 %, n = 6, p < 0.05, paired t-test，LTP 之測量為 HFS 之後 241~270 分鐘)。將給
予 D,L-AP5 組與沒有給藥的 control 組之 late-phase LTP（LTP 之測量 為 HFS 之後 241~270 分鐘）使用分析軟體 one way ANOVA 比較，則 結果顯示兩者並沒有差異 p = 0.62（見圖二十七）。換言之，以此種刺 激模式使 early-phase LTP 鞏固成為 late-phase LTP 是不需要經由活化 NMDA 接受器就可以達成。