生命科學專業學院—生命科學系

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本系學士班之教育目標為「培育優良之生物科教師及生命科學研究人才」雙軌並行。

因應少子化的衝擊,本系調整相關員額及教學資源之分配,在課程設計及學習活動上,特別注重學生基礎學識、研究能力和研究方法的訓練,使學生可依個人志趣作學習規劃,畢業後有更寬廣的出路。

本系碩、博士班之教育目標則以「培養生命科學研究人才」為主,並兼顧師資培育,故課程設計及學習活動以培養獨立研究能力為主要目標。

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    利用離體電生理模式探討斑馬魚端腦雙側之功能性連結及突觸可塑性
    (2016) 陳郁嵐; Chen, Yu-Lan
    腦側化(cerebral lateralization)為一種脊椎動物常見的現象,意指大腦兩側半球各自對不同的功能扮演較優勢的角色(dominant);腦側化對於生物個體的行為表徵扮演著重要的角色,例如人類的左右腦各負責不同類型的工作;又或是魚類會利用兩眼視覺系統,區別熟悉與陌生的環境。硬骨魚的端腦(telencephalon)被認為與學習和記憶的形成有關,特別是端腦的背外側區(dorsal lateral, Dl)及背中側區(dorsal medial, Dm)最為相關,前人利用螢光染劑DiI注射於Dl腦區後,可在Dm腦區偵測到螢光訊號,證明了Dl和Dm腦區間存在神經投射的連結。近年來,斑馬魚已成為探討學習與記憶、藥物成癮以及焦慮等行為非常重要的模式物種。從斑馬魚的胚胎發育研究以及行為觀察,已有充分的證據顯示斑馬魚腦部和哺乳類一樣,具有腦側化的現象,但關於斑馬魚端腦腦側化的研究卻非常缺乏。因此,本實驗目的為利用電生理技術探討傳遞到同側(ipsilateral)以及對側(contralateral)的Dl-Dm投射路徑的神經傳遞與突觸可塑性(synaptic plasticity)現象的異同。首先,實驗測得在單側的Dl給予電刺激,能夠在同側以及對側的Dm引發一個負電位的電場電位(negative field potential),還可利用高頻電刺激(high frequency stimulation, HFS) 及低頻電刺激(low frequency stimulation, LFS),分別誘發出長期增益效應(long-term potentiation, LTP)以及長期抑制效應(long-term depression, LTD) ,這兩項均為探討神經突觸可塑性的重要性指標。實驗中利用連續五次的HFS (每秒100 Hz)來誘發LTP,結果顯示在同側及對側的Dm腦區所誘發的LTP現象,此外,如預先投予NMDA受器的拮抗劑D-AP5 (30 μM)10分鐘後才進行誘發,可完全阻斷對側LTP的產生。但將D-AP5藉由灌流廓清後,則又可重新利用HFS誘發出LTP。由此證實了HFS所誘發的對側LTP,需依賴NMDA受器的活化。將左右兩側誘發的LTP實驗結果,經交叉比對分析後發現,從左側及右側的Dl給予HFS,所誘發出的同側LTP會有所差異,從右側誘發出的LTP強度會比左側誘發的小,而單從右側Dl誘發的LTP而言,其訊號強度同側會較對側的小。本實驗接着以LFS (每秒1 Hz)持續刺激20分鐘,或是投予代謝型谷氨酸受體興奮劑DHPG (40 μM) 10分鐘來誘發LTD,兩者都能誘發出至少維持一小時的LTD現象。而我們將以代謝型谷氨酸受體興奮劑DHPG所誘發的同側及對側結果比較後,我們發現對側的抑制效果較同側好。另外,Dm腦區所誘發的電場電位可以分成突觸的(synaptic, P1)以及非突觸的(non-synaptic, N2)組成,而對側Dm腦區的P1時間較同側Dm腦區的時間長,可能造成的原因為對側端腦的紀錄點較同側端腦紀錄點的距離更遠,因此有對側P1時間較同側長的現象。另外,藉由即時聚合酶鏈鎖反應(Real-time polymerase chain reaction, Real-time PCR)技術,我們發現NMDAR1a受器的mRNA在左側端腦的表現上高於右側端腦的趨勢。綜合而言,本研究的重要發現為首次觀察到斑馬魚端腦的Dl腦區和Dm腦區之間,存在著同側以及對側神經連結的突觸可塑性現象,並運用了電生理模式證明了斑馬魚端腦具有腦側化的現象。本研究成果將有助於日後為利用基因轉殖斑馬魚探討端腦腦側化分子機轉奠定基礎。