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突触是神经元之间通信的特异性结点，化学突触的信息传递是通过轴突终末中的囊泡向突触后神经元释放神经递质的方式进行的。本论文围绕轴突-胞体型谷氨酸能突触传递完成了如下三项研究工作。 1.经典的量子化突触传递理论认为，由单个囊泡释放产生全或无形式的突触后电信号即为量子，它是神经信息传递和处理的基本单元。虽然这一理论目前被大多数人所接受，但量子信号是否存在亚单位仍有待回答。我们在中枢神经系统的单个突触上验证了这个基本的科学问题。本文通过记录由发育早期的单个calyx of Held突触结自发产生的兴奋性微小突触后电流(mEPSCs)和单个成熟PB-CeAL突触结诱发产生的eMini，发现这些由单个囊泡释放的信号幅值与某一特定亚单位存在倍数关系，估算了亚量子化单位的大小，揭示了突触传递亚量子化现象普遍存在于中枢神经系统中。亚量子化突触传递的生理意义很可能在于更精确地控制神经网络的信息编码，这一发现加深了我们对神经信息处理与编码的理解。 2.维持神经信息的有效传递的关键环节之一是突触中囊泡的循环:当囊泡与突触前膜融合后，前膜内吞形成新的囊泡，经过酸化、神经递质再填充，最后锚定在活性带上并动员，再次成为具有释放能力的囊泡。然而至今为止，由于研究手段和检测技术的局限性，有关囊泡循环动力学的一些关键问题仍缺乏深入的了解和存在巨大的争议。本文以calyx of Held突触作为实验对象，首先采用局部灌流囊泡ATP酶的阻断剂folimycin，在验证了folimycin药物能够有效且特异性地阻断内吞后囊泡的谷氨酸递质重填充后，我们建立了一种具有高时间和信号分辨率的定量分析方法，来用电生理的手段成功解析了calyx of Held突触中囊泡循环的动力学，估算的循环池容量约为275，000个囊泡。为了验证该药理学结果的可靠性和探索囊泡循环池容量占总囊泡池的比例，我们使用双束扫描电子显微镜重构了整个calyx突触，估算得到calyx终末中含有～323，000个囊泡;并结合采用FM染料标记循环池囊泡的方法，在透射电子显微镜下观察到循环池囊泡占囊泡总量的～80％，即循环池大小约为256，000，与电生理结果相互印证。 3.突触可塑性是调节突触信息传递强度的方式，长时程可塑性被认为是学习与记忆重要的神经基础。在NMDA受体依赖的长时程可塑性增强(LTP)中，神经元兴奋引发突触致密带上的NMDA受体开放，大量钙离子的内流启动了AMPA受体在突触后质膜上的转运，最终引起AMPA受体在PSD区域中数量的增加和受体电导的增加。然而，由于研究对象和手段的限制，AMPA受体数量的增加是通过突触后神经元经过胞吐作用还是侧向扩散至突触后致密带上，这两种转运途径与LTP产生的时序关系目前还不清楚。本文采用配对刺激的方法，首次成功地在calyx of Held突触上诱导LTP的产生，并且证实该LTP由突触后机制介导，突触后膜电容的检测结果暗示了在LTP发生时包含AMPA受体的囊泡胞吐尚未发生。 综上，我们的研究不仅揭示了轴突-胞体型谷氨酸能突触传递的亚量子化特性;首次成功诱导出calyx of Held突触产生由突触后机制介导的LTP，发现AMPA受体可能通过侧向扩散的方式增加突触传递信号的强度;而且估算了calyx ofHeld突触的循环囊泡池占总囊泡池容量的～80％，还对之前有关循环池的争论提出了一个合理的解释，以及建立了一个可用于定量分析轴突-胞体型突触囊泡循环动力学的研究方法。