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本文用在体全细胞记录技术，结合细胞内染色的方法，研究了猫纹状皮层神经元不同类型感受野和整合野的突触特性，以及相关神经元的形态学特征。在本文第一部分，讨论了我们实验室建立的一种新的全细胞记录方法。此方法的关键是不打开硬脑膜，先用胶原酶(collagenase)将其软化，使玻璃微电极能够穿过。在穿刺过程中，配合使用一定的正气压来防止微电极尖端被脑膜和脑组织所阻塞。在接触细胞膜后则改用负压来吸引细胞。此方法能有效地减弱由心跳和呼吸引起的脑波动，从而获得长时间稳定的胞内记录和胞内注射，并极大地简化了通常胞内记录所必须的繁杂手术准备。从细胞内记录和胞内染色的结果可以看出，用胶原酶软化硬脑膜对皮层神经元的功能和形态均无影响。
第二部分用上述在体胞内记录技术研究了视皮层内兴奋性和抑制性回路在方位调谐加工中的作用。在全细胞记录状态下，多数皮层细胞的静息膜电位可以达到-30到-60mV，并可清晰地观察到被记录细胞的兴奋性突触后电位(EPSPs)、抑制性突触后电位(IPSPs)和动作电位(AP)。在用不同方位的正弦调制光栅刺激感受野时，膜电位也呈现与刺激频率相同的正弦形波动。表现为膜电位去极化，主要由复合的EPSP构成，也包含少数IPSP。根据此波动的振幅与刺激方位的关系，可以测出视皮层神经元输入端(PSPs)的方位调谐曲线。同样，根据AP频率与刺激方位的关系，可以测出视皮层神经元输出端的方位调谐曲线。将同一神经元的输入和输出曲线进行比较可以看出，经过视皮层内神经回路加工以后，方位调谐曲线的宽度变窄，调谐特性被明显地锐化。为了阐明这种锐化作用的机制，我们进一步分析了视皮层神经元的调制传递函数，观察到在输入和输出信号之间，存在着一种指数函数关系。这说明方位调谐的锐化取决于皮层神经元的非线性传递特性。在对比度调谐和空间频率调谐的加工过程中，皮层神经元的这种非线性机制也同样起到了锐化作用。同EPSP一样，IPSP的幅度也受视觉刺激调制。在大多数情况下，当EPSP幅度达到峰值时，IPSP也表现得最强。从两种突触后电位的方位调谐曲线可以看出，IPSP在视皮层方位调谐加工中起着自动增益控制作用。
第三部分用在体全细胞记录方法研究了整合野与感受野之间相互作用的突触机制。分别用正弦光栅刺激感受野和/或整合野，用一种统计学方法定量地测量被记录细胞的EPSP和IPSP的变化。在用最佳光栅单独刺激易化型整合野时，相关神经元的EPSP的幅度和频数都有所增加，但其幅度的增加尚不足以使膜电位去极化到引起动作电位的水平。在同时刺激感受野与整合野时，整合野刺激所引起的阈下兴奋使EPSP的幅度和频数都明显增强，由此引起AP发放率明显地高于单独刺激感受野时的水平。在单独刺激抑制型整合野时，相关神经元的IPSP幅度和频数都明显增加，使膜电位向超极化方向移动。在同时刺激感受野与整合野时，由于整合野刺激所引起的膜超极化在一定程度上抵销了感受野刺激所引起的膜去极化，AP比单独刺激感受野时明显减少，甚至消失。在整合野刺激处于非最佳方位时，EPSP和IPSP都相应减弱。以上实验说明，与方位有关的易化和抑制型空间整合来源于皮层内的兴奋性和抑制性突触联系。
第四部分用细胞内注射生物胞素(biocytin)染色的方法，研究了不同类型整合野神经元的细胞形态学及其与功能的关系。