Məlumat

Nə qədər böyük miqyasda hərəkət potensialının daha çox olması nəzərdə tutulur?

Nə qədər böyük miqyasda hərəkət potensialının daha çox olması nəzərdə tutulur?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Reseptor potensialı nə qədər böyükdürsə, sinir lifindəki fəaliyyət potensialının boşalma sürəti də o qədər böyükdür.1

İndi stimulun (gücün) böyük olduğu, buna görə də sünbül yaradan bölgənin yaxınlığında müsbət yüklərin daha çox yığıldığı bir vəziyyəti nəzərdən keçirin, bu, daha sonra fəaliyyət potensialını meydana gətirəcək, bu fəaliyyət potensialı daha sonra ilkin seqmentdə olduğu kimi hər iki istiqamətdə hərəkət etməlidir, burada SD sünbül mövcud EPSP -ləri təmizləyir, buna görə də burada eyni məntiqi tətbiq etsəm, antidromik Fəaliyyət potensialı həmin generator potensialını təmizləməlidir. Əgər haqlıyamsa, daha çox stimul daha tez -tez hərəkət potensialına necə səbəb olur?

Case2: Fəaliyyət potensialının antidromik keçiriciliyinin olmadığı ssenarini götürsək (bəzi naməlum səbəblərə görə), o zaman daha çox generator potensialı sünbül generatoru bölgəsinə (Ranvierin 1-ci nodu) gəlir, o zaman bunun necə daha tez-tez fəaliyyət potensialına səbəb olduğunu göstərir. nəsil, nəzərə alsaq ki, odadavamlı dövr bütün fəaliyyət potensialları üçün (müəyyən bir neyronda) sabitdir?


Sualınıza cavab vermək üçün hər biri digərlərindən bir qədər müstəqil olan bir neçə vacib məqam var. Əvvəlcə bu problemi prizmadan düşünək akson təpəsi, burada hərəkət potensialının yarandığı düşünülür.

Fəaliyyət potensialının aparılması gərginliyə bağlı natrium kanallarını tələb edir

Antidromik fəaliyyət potensialı haqqında danışarkən, onların bir aksonun "sonunda" başladığını və hüceyrə orqanına qayıtmasını nəzərdə tutursunuz. Hüceyrə gövdəsinə və dendritlərə geri yayılan fəaliyyət potensialını da əldə edə bilərsiniz, lakin bunlar iki şey tərəfindən pozulur: 1) daha az gərginliyə bağlı natrium kanalları, buna görə də fəaliyyət potensialı daha zəifdir və ya ümumiyyətlə fəaliyyət potensialı deyil və 2) empedans uyğunsuzluq. Akson çox dardır; soma ilə müqayisədə çox böyükdür (bu, somanın fəaliyyət potensialının başlanğıc yerindən çox uzaqda yerləşdiyi periferik duyğu reseptorları kontekstində daha az faktordur, amma yenə də oradakı nevritlər üçün doğrudur). Akson təpəsinin ətrafına daxil olan bir neçə natrium ionu, hərəkət potensialını başlamaq üçün bu membranı depolarizasiya etmək üçün kifayətdir, lakin bu ionlar somanın qalan hissəsinə passiv şəkildə yayıldıqda, örtmək üçün daha çox membran sahəsinə sahib olurlar. t qədər depolarizasiyaya səbəb olur.

Bütün bunların mənası budur ki, arxa plana keçmə potensialının "gücü" aksonda fəaliyyət potensialından az deyil.

Tezlik nisbidir

İnsanlar intensivliyin tezlik kodlaşdırması haqqında danışanda, tezliklə odadavamlı dövrə getmədən, tədricən tezliyin artmasından danışırlar. Məsələn, hüceyrə 1 Hz tezliyində, sonra 4 Hz tezliyində, sonra 16 Hz tezliyində, sonra 64 Hz tezliyində atəş edə bilər. Hüceyrə 5 ms odadavamlı dövrə malikdirsə, hətta 64 Hz-də belə nəzəri maksimum atəş sürətinə yaxın deyil.

Bu baxımdan ... hərəkət edən ionlar zaman alır və hüceyrələr izopotensial deyillər

"Odadavamlı dövr" başa çatdıqda, akson təpəsində eşik həddi dərhal əldə edilmir: bu, mütləq və nisbi odadavamlı dövr arasındakı fərqdir. İon konsentrasiyaları və ion keçiricilikləri tarazlıq potensialını təyin edir, lakin potensialın həqiqətən bu tarazlığa çatması üçün vaxt lazımdır və həm cari gərginlik, həm də tarazlıq potensialı hüceyrənin müxtəlif hissələrində fərqli ola bilər: bu, cərəyan axınına gətirib çıxarır ki, bu da vaxt.

Fəaliyyət potensialından sonra, akson təpəsi adətən bir qədər hiperpolarize olur, bəzən qısa depolarizasiya olur. Bu müddət ərzində, reseptor potensialından nisbətən depolarizasiya olunmuş hüceyrənin başqa hissələri (dendritlər) varsa, ionlar həmin sahələrdən axon təpəsinə axacaq. Bu, akson təpəsini depolarizasiya edir, amma yenə də bunun üçün vaxt lazımdır (hər addımda hərəkət edən ionlarla dinamik, hərəkətli bir proses olduğunu hiss etdirmək üçün bunu qəsdən təkrarlayıram). Lazım olan vaxt gərginlik fərqindən asılı olacaq, buna görə də dendritlərdə daha böyük depolarizasiya akson təpəsini daha tez eşik səviyyəsinə qaytaracaq.

Fəaliyyət potensialı zamanı o qədər də çox ion axmır

Bu, burada təkrarlanan bir mövzu olub, bu cavaba baxın: Nernst tənliyindən istifadə edərək ionun tarazlıq potensialını nə üçün istirahətdə olan hüceyrədə empirik ölçmələrdən hesablamaq mümkündür?

Membran potensialının dəyişməsi təkcə ionların axması ilə bağlı deyil: bu, keçiriciliyin dəyişməsi və qısa müddət ərzində yeni tarazlıq potensialının yaranması ilə bağlıdır. Əgər beyninizdə çox miqdarda natrium və kalium ionları axırsa, hüceyrədəki ion balansını tamamilə pozur və bütün digər elektrik fəaliyyətini batırırsınızsa, yanılırsınız.

Stimullar çox vaxt uzunmüddətli olur

Xüsusilə mexaniki bir stimuldan bəhs edirsinizsə, əksəriyyəti yalnız ~ 1ms uzunluğunda olan fərdi sünbüldən daha uzun müddət davam edəcək. Bir keçici stimul olsa belə bacarmaq bir çox hərəkət potensialına səbəb olur, tez -tez gerçəkləşən odur ki, bu reseptor potensialları olduqca uzunmüddətlidir. Effektiv olaraq, hüceyrələrin atəş həddinin üstündə olan hüceyrə üçün yeni bir "istirahət potensialı" təyin etdilər.

Xülasə:

Reseptor potensialı hüceyrəni depolarizasiya edərək, onları atəş atəşi həddinə və ya kənarına çıxarır. Hərəkət potensialı akson təpəsindən başlayır və akson boyunca yayılır, ancaq hüceyrənin qalan hissəsinə cüzi təsir göstərir. Əhəmiyyətli odur ki, fəaliyyət potensialı həqiqətən qısadır, çoxlu ionlar hərəkət etmir və hər iki istiqamətdə cərəyan var, buna görə də hüceyrənin depolarizasiya olunmuş hissələri sünbüldən sonra da bir qədər depolarizasiya olunur. İlkin akson seqmenti hərəkətdən sonrakı potensial hiperpolarizasiyadan qurtarıb natrium kanalları təsirsiz vəziyyətdən çıxdıqda, reseptor potensialından cərəyan axır, hüceyrəni eşikə depolarizasiya edir və başqa bir sıçrayışa səbəb olur. Təkrarlamaq.


BK-nın roluCa Məməlilərin Eşitmə Periferiyasında Elektrik Siqnalının Kodlanmasında Kanallar

Böyük keçiricilik gərginliyi və Ca 2+ aktivləşdirilmiş K + kanalları (BKCa) bir çox neyronlarda sıçrayış nümunələrinin formalaşmasında iştirak edir. Onların məməlilərin daxili tük hüceyrələrində (İHC) rolu, qeyri-adi dərəcədə böyük BK olan mexanosensorial hüceyrələr haqqında daha az şey məlumdur.Ca cərəyanlar. Bu cərəyanlar reseptor potensialının formalaşmasında iştirak edə bilər, bu da afferent eşitmə siqnallarının xüsusiyyətləri üçün mühüm əhəmiyyət kəsb edir.

BK -nın funksiyasından danışdıqCa BK-nın məsamə əmələ gətirən α-alt bölməsinin məqsədyönlü şəkildə silinməsi ilə siçanlardan afferent eşitmə siniri (AN) liflərinin səslə bağlı cavablarını qeyd etməklə.Ca (BK α −/− ) və bunları cərəyanla sıxılmış IHC-lərin gərginlik reaksiyaları ilə müqayisə etmək. BKCaIHC -lərdə vasitəçi cərəyanlar seçilmiş şəkildə ləğv edildi BK α −/− , halbuki koxlear fiziologiya koxlear həssaslıq və tezlik tənzimləməsi baxımından əsasən normal idi.

BK α −/− AN lifləri ton partlamalarına cavab olaraq ilk sünbül gecikməsinin artan dəyişməsi kimi ölçülən sünbül vaxtının pisləşmiş dəqiqliyini göstərdi. Bu pozğunluq, BK olmadıqda azalmış K + keçiriciliyi nəticəsində presinaptik İHC-də yavaşlayan gərginlik reaksiyası ilə izah edilə bilər.Ca. AN liflərinin maksimum sünbül sürətləri təxminən iki dəfə azaldı BK α −/− , IHC-lərin artan gərginlik reaksiyaları ilə ziddiyyət təşkil edir. Təvazökar bir depolarizasiyanın ikincili ola biləcəyi presinaptik dəyişikliklərə əlavə olaraq BKα −/− IHC -lər, AN nisbətlərindəki bu azalma BK -nın rolunu göstərirCa artan odadavamlı dövrlərlə dəstəklənən postsinaptik AN neyronlarında.

Xülasə olaraq, nəticələrimiz IHC BK -nın vacib rolunu göstərirCa yüksək tezlikli koklear siqnalizasiyanın dəqiq vaxtı və BK funksiyası üçün kanallarCa əsas afferent neyronda.


MATERİALLAR VƏ METODLAR

Materiallar. Fosfozitə xüsusi antiserum Dr. Y. Yamaqatanın (Neyrokimya Laboratoriyası, Okazaki, Yaponiya) hədiyyəsi olub. CaMKII antikorları Life Technologies (Gaithersburg, MD), Santa Cruz Biotechnology (San Diego, CA), Transduction Laboratories (Lexington, KY) və Zymed (San Francisco, CA) şirkətlərindən alınmışdır. Horseradish peroxidase-konjuge dovşan və siçan əleyhinə Ig, ECL və ECL Plus substratı Amersham Pharmacia Biotech (Piscataway, NJ) şirkətindən alındı. Keçi əleyhinə Ig Santa Cruz Biotexnologiyasından idi. Nöronların və fosfoselüloz kağızın becərilməsi üçün istifadə olunan Earle duzları olan xüsusi minimum əsas mühit (Qartal) Life Technologies -dən alınmışdır. [γ- 32 ATP] (3000 Ci/mmol) DuPont-New England Nuclear-dan (Boston, MA) alınıb. Poliviniliden difluorid (PVDF) membranı (Immobilon-P) Millipore (Bedford, MA) şirkətindən alınıb. ImageQuant və Storm görüntü analiz sistemi Molecular Dynamics (Sunnyvale, CA) şirkətindən idi. Autocamtide-2, synthide-2, autocamtide-2 ilə əlaqəli peptidlər, PKI 6 � amid və PKC19 � Bachem-dən (Torrance, CA) alınmışdır. Proteaz inhibitor kokteyli (Tam) Boehringer Mannheim-dən idi və 1-AM/qrip-3 və mag-indo-1 Molekulyar Problardan (Eugene, OR) alındı. Bütün digər kimyəvi maddələr analitik dərəcəli idi və Sigma'dan (St. Louis, MO) alındı.

Hüceyrə mədəniyyəti. Çox bölməli kameralar Teflondan hazırlanmış və təsvir edildiyi kimi kollagenlə örtülmüş 35 mm-lik mədəniyyət qablarına yapışdırılmışdır (Fields et al., 1992). 13.5 d siçan fetusundan ayrılan DRG neyronları, əvvəllər təsvir edildiyi kimi, 5% at serumu və 50 ng/ml sinir böyümə faktoru olan bir mədəniyyət mühitində hər bir yan bölməyə 0.5 və#x000d7 106 hüceyrə sıxlığında örtülmüşdür (Sheng et. al., 1993). Toxumdan sonra 13 μg/ml fluoro-2-deoxyuridine 1 𠄲 əlavə edərək neyron olmayan hüceyrələrin çoxalmasının qarşısı alındı. Yan bölmələrdəki əksər DRG neyronlarına yan və mərkəzi bölmələr arasındakı maneənin altında aksonları uzatmaq üçün vaxt vermək üçün mədəniyyətlər örtükdən 3 həftə sonra təcrübələr üçün istifadə edilmişdir.

DRG neyronlarının elektrik stimullaşdırılması. İki yan bölməni çox bölməli hissənin mərkəzi hissəsindən ayıran baryerin altından keçən aksonlar, maneənin əks tərəflərindəki mədəniyyət mühiti ilə təmasda olan platin elektrodlar vasitəsilə stimullaşdırıldı. Bu çox bölməli kameralarda DRG neyronları üçün stimullaşdırma parametrləri və elektrofizyolojik reaksiyalar əvvəllər bildirilmişdir (Fields et al., 1992). Bu hazırlıqdakı DRG neyronları 1ºV, 200ºbcsec ikifazalı nəbzlə stimulyasiyaya tək fəaliyyət potensialı ilə cavab verir. 3 Hz -ə qədər və 30 Hz -də bir neçə on saniyə ərzində stimullaşdırmanı etibarlı və qeyri -müəyyən müddətdə izləyirlər (Fields et al., 1990, 1992).

CaMKII izozimlərinin xarakteristikası. CaMKII izozimləri, nümunə tamponunda (125 mm Tris-HCl, pH 6.8, 4% SDS, 10% β-merkaptoetanol, 20% qliserol və 0.04% bromfenol mavisi) olan DRG və beyin lizatlarından 8% SDS-PAGE ilə xarakterizə edilmişdir. və immunoblotlama. PVDF membranları TTBS-də (10 mm Tris-HCl, pH 7.5, 150 mm NaCl və 0.1% Tween 20) 5% süddə 2 saat ərzində bloklandı, yuyuldu və poliklonal ilə manifoldda (Deca-Probe Hoefer) inkubasiya edildi. CaMKII -α, -β, -γ və -δ (Santa Cruz Biotexnologiya), monoklonal antikorlar Cb α-2 (Həyat Texnologiyaları) və CB α-2 (Zymed) əleyhinə antikorlar 1: 1000 -də otaq temperaturunda 2 saat. Yuyulmuş membranlar daha sonra otaq temperaturunda 1 saat ərzində müvafiq horseradish peroksidaza ilə birləşdirilmiş ikincil antikorlarla reaksiyaya girdi və ECL ilə aşkar edildi.

Thr-286-da CaMKII-nin autofosforilasiyası. Thr-286-da CaMKII avtofosforilasiyası, CaMKII-ni yalnız Thr-286 (α) və ya Thr-287-də (β, β, γ, β, γ, β, γ, γ, β, γ, γ, γ, γ) avtofosforilləşdikdə CaMKII-ni tanıyan bir fosfozitə xüsusi antikordan istifadə edərək, immunoblotlaşdırma yolu ilə təhlil edilmişdir. (Yamagata və Obata, 1998). Neyronlar üç dəfə yuyuldu və 50 n m sərbəst Ca 2+ olan fizioloji salin məhluluna dəyişdirildi (Scholz və Palfrey, 1998). Bu (m m): 0,74 CaCl ilə əvəz edilərək əldə edilmişdir2, 1.13 MgCl2, və standart PBS həllində (PSS) 2 EGTA. 1 saat tarazlıqdan sonra kalsium konsentrasiyası 100 m m CaCl əlavə edilməklə 5 saniyə ərzində 1,2 m m sərbəst Ca 2+ səviyyəsinə qaldırıldı.2 eyni həllə. Müalicə olunan neyronlar elektroforez və immunoblot analizi üçün qaynar nümunə tamponunda parçalanmışdır.

Thr-286 otofosforiliyinin kəmiyyətlənməsi üçün, nəzarətdən və işlənmiş neyronlardan bərabər miqdarda lizatlar SDS-PAGE tərəfindən cüt 10% jellərdə paralel olaraq həll edildi və PVDF membranlarına elektroblotlandı. Membranlar otaq temperaturunda 2 saat ərzində TTBS-də 5% südlə bağlanmış, yuyulmuş və ümumi CaMKII-ni 1: 1500 (monoklonal antikor klonu 38 Transduksiya Laboratoriyası) və ya fosfoza spesifik antikor (1: 10,000) qəbul edən antikorda inkubasiya edilmişdir. 4 və#x000b0C. İnkubasiya edilmiş membranlar yuyulur və 1 saat otaq temperaturunda horseradish peroxidase-konjuge ikincil antikorla reaksiya verilir. İmmunokomplekslər ECL Plus substratı ilə görüntüləndi və ImageQuant və Storm görüntü analiz sistemi ilə ölçüldü. İmmunoreaktivlik ölçməsinin xətti olması, kameralarda əkilən DRG neyronlarından fərqli miqdarda lizat yükləməklə yoxlandı. Həm otofosforiləşmiş, həm də ümumi fermentə qarşı nisbi immunoreaktivlik (RFU) dinamik diapazonda idi. Storm istehsalçısına görə (Tətbiq qeydi № 60), ölçülərin dinamik diapazonu 0 𠄳 × 10 7 RFU-dur, halbuki bu araşdırmada oxunuşlar 0,2 və 1 × 10 6 RFU arasında dəyişmişdir. Thr-286-da nisbi avtofosforlaşma, fosforlanmış fermentlə əldə edilən RFU-nun paralel təcrübələrdən eyni nümunədəki ümumi fermentin normallaşdırılması ilə müqayisə edildi.

CaMKII -ni muxtar olaraq aktivləşdirmək üçün lazım olan [Ca 2+] təyin etmək üçün in vitro, stimullaşdırılmamış neyronlardan olan DRG supernatantı Molloy və Kennedy (1991) metodunun uyğunlaşdırılmasından istifadə edərək avtofosforilə edilmişdir. Qısaca olaraq, müxtəlif konsentrasiyalarda Ca 2+ (0,1 m 3 1 000 ½ m ) və 6 ½ m CaM olan analiz boruları 1 m MgCl ilə 15 və ya 45 saniyə ərzində fosforlaşdırılıb.2 və 0.02 m ATP. Otofosforlaşmadan sonra hər boruya otokamtid-2 plus EGTA (2 m m final) əlavə edildi və inkubasiya 5 dəqiqə davam etdi. Ca 2+ -dan asılı və müstəqil fəaliyyət eyni zamanda otofosforlaşmamış supernatantlarda da təyin edilmişdir. in vitro.

CaMKII aktivliyi təhlili.CaMKII-nin Ca 2+ �M-dan asılı və -müstəqil fəaliyyəti neyron homojenatlarında CaMKII-nin avtofosforilasiya yerindən əldə edilən peptid olan avtokamtid-2-nin (KKALRRQETVDAL) fosforlaşması ilə ölçüldü. Kinaz analizi vaxta və analiz üçün istifadə olunan lizatın miqdarına görə xətti idi. 1 saat ərzində 1,2 m m Ca 2+ -PSS-də tarazlaşdırılmış neyronlar 0,1, 0,3, 0,5, 1 və 10 Hz-də elektriklə stimullaşdırılaraq, 10 dəqiqəyə qədər bu tezliklərdə 45 impuls verdi. Stimulyasiyanın sonunda neyronlar 0,20 ml buz kimi soyuq lizis tamponunda (50 mm HEPES, pH 7,5, 1 mm EDTA, 5 mm EGTA, 2 mm DTT, 0,1% TX-100, 100 mm β-) yığılmışdır. gliserol fosfat, 10 mm sodyum pirofosfat, 50 mm NaF, proteaz inhibitor kokteyli və 1 μ m Microcystein LR). Yığılmış neyronlar bir Bronson sonikatoru (40% iş dövründə iki impuls və 2 çıxış) ilə buz banyosunda sonikasiya edildi və 15.000 º-də sentrifuqa edildi.g, 4 ଌ -də 15 dəqiqə. Kinaz analizləri 1 mm Ca 2+ və 6 μ m CaM (ümumi aktivlik) iştirakı ilə 20 μ m autocamtide-2 istifadə edərək supernatantın 8.5 və#x003bcl alikotları üzərində aparıldı və paralel nümunələrdə reaksiya edildi. 1 mm EGTA ilə Ca 2+ olmadıqda həyata keçirilir (Ca 2+ asılı olmayan fəaliyyət). Fon aktivliyi substrat olmadan reaksiya verən supernatantdan müəyyən edilmişdir. Reaksiya borularında həmçinin 5 μ m protein kinaz A inhibitoru PKI 6 � amid və 2 μ m protein kinaz C inhibitoru (PKC19 �) var. 50 və#x003bcl həcmində olan ferment reaksiyalarına Mg 2+ 𠄺TP kokteyli [5 m m maqnezium asetat və 0.1 m m ATP (2000 � cpm/pmol)] əlavə edilməklə başlanıldı. Reaksiya 5 dəqiqədən sonra EDTA EGTA-nın doymuş məhlulu ilə dayandırıldı və fosfoselüloz kağızı üzərində 40 ºCl-lə ləkələndi. Fosfosellüloz kağızı bir dəfə suda və üç dəfə 75 m m fosfor turşusunda yuyulur. Membranlar havada qurudulmuş və maye ssintilasiya hesablanması ilə radioaktivliyin ölçülməsi üçün istifadə edilmişdir. Hər bir nümunə üçün reaksiya qarışığının tərkibində 1 mm EGTA varlığında hüceyrə lizatının olduğu və Ca 2+ olmadığı analiz borularından alınan radioaktiv fosforun sayları bərabər miqdarda hüceyrə lizatının reaksiyaya girdiyi boruların sayları ilə müqayisə edilmişdir. 1 mm Ca 2+ və 6 μ m CaM varlığı. Bu hüceyrə lizatlarında CaMKII-nin avtonom aktivliyi kalsiumdan müstəqil və kalsiumdan asılı fəaliyyətlərin nisbəti ilə müəyyən edilmişdir.

Hüceyrədaxili kalsiumun ölçülməsi. DRG nöronlarında elektrik və ya kimyəvi cəhətdən uyarılmış kalsium keçiciləri Bio-Rad (Hercules, CA) 1024 görünən/UV konfokal mikroskopu və Nikon ters çevrilmiş mikroskopunda Nikon 40 × 1.3 rəqəmsal diyafram yağı daldırma məqsədi ilə ölçülmüşdür. Kəmiyyət kalsium ölçmələri 7,5 m indo-1/AM və ya mag indo-1/AM-də inkubasiya yolu ilə yüklənmiş və arqon ilə həyəcanlanan DRG neyronlarından 460 və 405 nm emissiyada flüoresans intensivliyinin ratsional ölçülərindən istifadə etməklə aparılmışdır. 350 nm (Fields və O'Donovan, 1997). Ölçmələr otaq temperaturunda HEPES tamponlu balanslaşdırılmış duz məhlulunda, pH 7.2-də aparılmışdır. Fields et al. (1993), [Ca 2+] təxminini təmin etmək üçün istifadə edilmişdir.i floresan əmsalları ilə əlaqədardır. QısacaRdəqRmaks 10 μ m ionomisin ilə keçirici neyronlarda, 1,8 m m Ca 2+ və 0 m m Ca 2+ /10 m m EGTA ehtiva edən məhlullarda, təcrübələr zamanı istifadə edilən eyni gücləndirici qazanclar və çuxur delikləri parametrləri altında təyin edildi. [Ca 2+] ölçmələrii hüceyrə membranı ilə nüvə arasındakı sitoplazma sahəsindəki nüvənin mərkəzindən keçən bir optik müstəvidə hazırlanmışdır. Ölçmə sahəsi kəsik müstəvisində sitoplazma sahəsinin 𢏁/8-dən ibarətdir. Ölçülmüş cavablar bu eksperimentlərdə bildirilən zaman şkalası üzrə hüceyrənin müxtəlif bölgələrində vahid idi.Hamam məhlulunda hüceyrədənkənar kalsiumun konsentrasiyasını sürətlə dəyişmək üçün elektromaqnit klapanla idarə olunan perfuziya cihazından (Warner Instruments, Hamlin, CT) istifadə edilmişdir.

Tək xətti tarama rejimi konfokal mikroskopiyası [Ca 2+] dəyişikliklərinin yüksək sürətli alınması üçün istifadə edilmişdir.i 0.1 və#x0201330 Hz təsir potensiallarına cavab olaraq, daxili-1 nisbi kalsium göstəricisi və fluo-3 floresan intensivlik göstəricisi istifadə olunur. Məlumat, həm nismetrik, həm də qeyri -riyometrik göstəricilər üçün 2 saniyə (250 xətt tarama) üçün 8 msn/xətt taraması ilə əldə edildi. Fərdi neyronlarda, nüvənin mərkəzindən keçən bir optik hissədə neyronu ayıran bir xətt boyunca dörd nöqtədə kəmiyyət ölçüləri alındı: (1) submembran bölgəsində, (2) membranla nüvə arasındakı sitoplazmada. , (3) nüvənin mərkəzində və (4) nüvənin əks tərəfindəki sitoplazmanın orta nöqtəsində.


Giriş

Aksonlarda, hərəkət potensialının (AP) yayılma sürəti əvvəllər aktiv olmayan membranda ilkin AP -yə nisbətən artdıqda və ya azaldıqda supernormal və subnormal keçiricilik baş verir (Bucher və Goaillard 2011). Fövqəlnormal və subnormal keçiricilik, məlumatın ani tezliklərdə və gecikmələrdə saxlandığı müvəqqəti kodlaşdırma strategiyalarına təsir göstərə bilən sünbül vaxtını dəyişə bilər (Dayan və Abbot 2001). Fövqəlnormal keçiricilik adətən 50 və 150 ​​Hz arasında olan aşağı tezlikli AP-lər üçün baş verir və ion kanalları tərəfindən dəyişdirilə bilən membran tutumunun boşalması nəticəsində yaranır (Barrett and Barrett 1982 Bostock et al. 2003 Bucher and Goaillard 2011). Subnormal keçiricilik adətən yüksək tezlikli AP-lərin partlaması zamanı baş verir, çünki əvvəlki AP-nin nisbi odadavamlı dövrü sonrakı AP üçün mövcud aktiv natrium kanallarının sayını azaldır və yüksək tezlikli atəş neyronları ilə ötürülməni poza bilər.

Yüksək tezlikli atəş neyronları məməlilərin sinir sistemində bir çox dövrələrdə iştirak edir. Kortikal sürətli sıçrayışlı interneuronlar, talamik röle neyronları və qloballaşmış kollu hüceyrələrin hamısı gt100 Hz tezlikləri izləmək qabiliyyətinə malikdir (Steriade və digərləri 1993 Rudy və digərləri. 1999 Rhode 2008). Yüksək tezlikli AP-lərin istehsal mexanizmləri yaxşı öyrənilmiş və KvAP-lərin sürətli repolarizasiyasını təmin edən 3 kalium cərəyanı (Rudy və McBain 2001) və yüksək frekanslı partlayış üçün uzun müddət depolarizasiya təmin edən T tipli kalsium cərəyanları (Cain və Snutch 2013). Bununla belə, yüksək tezlikli AP-lərin aksonlar tərəfindən ötürülməsi onların kiçik diametrləri səbəbindən onları birbaşa tədqiqat üçün əlçatmaz edir. Bunun əvəzinə, onurğasız nəhəng aksonlar və hesablama modelləşdirməsi əsasən akson dinamikasını araşdırmaq üçün istifadə edilmişdir (Debanne 2004). Bundan əlavə, fövqəladə və ya subnormal keçiriciliyə qarşı çıxan və ya gücləndirən aksonal mexanizmlər haqqında çox az şey məlumdur.

Çəyirtkədəki enən kontralateral hərəkət detektoru (DCMD) neyronu, yüksək tezlikli ötürülmənin tədqiqi üçün bir model akson təqdim edir. Bu, beyindəki lobula nəhəng hərəkət detektoru (LGMD) neyronundan torakal qanqliyadakı neyronlara vizual məlumatı yüksək sürətlə ötürən nəhəng aksondur (O'Shea et al. 1974). Onun yaxınlaşan vizual stimula reaksiyası yaxşı səciyyələndirilmiş və yırtıcılardan yayınma ilə əlaqəlidir (Gabbiani et al. 1999, 2001, 2002 Gray et al. 2001 Fotowat and Gabbiani 2007 Fotowat et al. 2011). O, qaçış davranışını tetiklemek üçün yüksək tezlikli AP-ləri motoneyronlara etibarlı şəkildə ötürür (Santer et al. 2006 Fotowat et al. 2011) və normal işləmə temperaturlarında >500 Hz tezliklərə qadirdir (Money et al. 2005).

DCMD -də, yüksək temperaturlar maksimum atəş tezliyini artırır və temperatur və ilkin şərtləndirici bir istilik şoku ilə modulyasiya edilən bir sonrakı polarizasiya potensialı (ADP) istehsal edir (Money et al. 2005) (Şəkil 1C). Membran potensialını istirahət dəyərinin üstündən müvəqqəti olaraq depolarizasiya edərək, ADP -nin DCMD aksonunda (Pul və digərləri, 2005) həyəcanlanmanı yaxşılaşdırdığına inanılır və oxşar ADP -lər, fövqəladə keçiriciliyə töhfə verən siçovul və qurbağa aksonlarında mövcuddur (Bowe et al. 1987). Bir neçə cərəyan, T tipli kalsium cərəyanları, davamlı və dirilən natrium cərəyanları və kalsiumla aktivləşdirilmiş seçilməyən kalsium cərəyanı da daxil olmaqla oxşar ADP-lər istehsal edə bilər (Bean 2007).

DCMD aksonunda yüksək tezlikli keçirməyə imkan verən mexanizmləri araşdırdıq. Yüksək tezlikli keçiriciliyi təmin etmək üçün aksonda yaradılan ADP-nin altında T tipli kalsium cərəyanının dayandığını fərz edərək başladıq. Bunu yoxlamaq üçün DCMD aksonunu T tipli kalsium cərəyanlarının antaqonistləri olan iki valentli kationlara, kadmiyuma və nikelə məruz qoyduq. İki valentli kationlar, xüsusən DCMD aksonunda yüksək tezliklərdə keçirmə sürətini (CV) əhəmiyyətli dərəcədə azaldır və sonrakı hiperpolarizasiyanı (AHP) artırır. Hüceyrədənkənar kalsiumun çıxarılması CV-yə iki valentli kationların təsirini təqlid etməmişdir, bu da iki valentli kation kanalının təsirlərinin T tipli bir kalsium cərəyanı ilə əlaqəli olmadığını göstərir. Hesablama modelləri, AHP-nin böyüklüyünü və müddətini qısaldan cərəyanların, davamlı və yenidən canlanan natrium cərəyanları kimi, aksonla yüksək tezlikli keçiriciliyi yaxşılaşdıra biləcəyini təsdiqləyir.


BIOB32 Lecture 8 - Prof. Jason Brown Winter 2021

o Bir stimul varsa, o, membranın ion keçiriciliyində dəyişikliyə və genişlənərək, neyronun membran potensialının dəyişməsinə səbəb ola biləcək qapalı kanalı açır. Bu, AP-yə səbəb olur.

  • Fərqli qapılı kanalların növləri o Gərginlikli qapılar:  Gərginlik (stimul) qapıları açır.  Başlanğıcda, membranın daxili üzündə mənfi və xarici üzündə pozitiv olan yerdə bağlanılır (tipik bir istirahət vəziyyəti).  MP -də dəyişiklik (qapıları açır), içərinin daha az mənfi, xaricinin isə daha az pozitiv olmasına səbəb olur. Channel Kanalın hansı ionun keçiriciliyindən asılı olaraq, ionlar hüceyrə membranı boyunca hərəkət etməyə başlayacaq və MP -ni dəyişəcək. o Ligand qapılı lig Ligand, daha böyük bir protein kanalına bağlanan kiçik bir molekuldur.  Liqand bağlandıqda bağlanır, liqand bağlandıqda isə açılır.  Bu, neyronlara dad molekulları, odorantlar, neyrotransmitterlər və s. kimi kimyəvi stimullara cavab verə bilməyə imkan verir.
  • məsələn, nörotransmitterlər postsinaptik neyronlarda membran potensial dəyişikliklərə səbəb olaraq hüceyrədaxili ligandlar kimi xidmət edə bilər.  İki növ var: hüceyrədaxili və hüceyrədaxili. o Mexanik qapılı pressure Təzyiq, toxunma, uzanma və s. kimi mexaniki stimullara cavab olaraq açın.

o Temperatur qapalıdır.  Onlar temperaturun bir neyronun cavab verə biləcəyi bir stimul olmasına imkan verirlər. Usually Adətən meta-sabit bölgə adlanan bir bölgəyə sahibdirlər və bu, temperaturun kiçik bir dəyişikliyinə cavab olaraq çox güman ki, ortaya çıxacaq. Temperature Temperatur dəyişdikdə, bu bölgə gözəl şəkildə bükülmədən (kanaldakı qapılar bağlanır) quruluşunu itirməyə (kanalın qapıları açılır) keçir. Case Bu vəziyyətdə hüceyrələr bir AP meydana gətirərək denaturasiyadan istifadə edirlər. Neyronlarda fəaliyyət potensialını ortaya çıxarmağın başqa bir yolu bir stimulatordan istifadə etməkdir.

Stimulyator hərəkət potensialının meydana gəlməsinə necə səbəb olur?

  • Stimulator tərəfindən yaradılan AP in vivo əldə edilən AP-dən fərqlidir.
  • Buna membran potensialının eşik dəyərinə gəlməsinə səbəb olduğu üçün eşik depolarizasiya stimulu deyilir. Beləliklə, bir hərəkət potensialı ortaya çıxdı və cavab olaraq meydana gəldi.
  • Bir həyəcan verici stimul olsa belə, bir hərəkət potensialı ortaya çıxara bilməz. Beləliklə, ya həddinə çatmaq üçün kifayət qədər güclü olmalı, ya da birdən çox həyəcan verici potensialın cəminə sahib olmalıdır.

Dərəcəli potensiallar onların böyüklüyünə görə onları meydana gətirən stimulun gücünə mütənasibdir (yəni, stimulun gücü ilə onun yaratdığı böyük potensialın böyüklüyü arasında mükəmməl uyğunluq).

  • Hiperpolarizasiya edən stimullar membranı hiperpolyarlaşdırır - qapılı kalium və xlorid kanallarını açır. o Həm kalium, həm də xlorid, istirahətdən daha çox mənfi olan bir tarazlıq potensialına malikdir. Odur ki, kalium və ya xlorid qapalı kanalların açılması, membran potensialının o tərəfə doğru hərəkət etməsinə imkan verir. o Xlorid daxil olur və onu içəridən daha mənfi edir. o Kalium və ya xlorid qapılı kanalların açılması membran potensialının daha da yaxınlaşmasına səbəb olur.
  • Depolarizasiya edən stimullar üçün - natriumlu bir kanal açmaq o Natrium üçün tarazlıq potensialı ümumiyyətlə çox müsbət bir rəqəmdir. o Beləliklə, natriumun daxil olmasına icazə verilməsi, o hüceyrənin membran potensialının hüceyrəyə yaxınlaşmasına səbəb olur

İyonun in vivo məruz qaldığı stimul ya kalium və ya xlorlu qapalı bir kanalın açılmasına səbəb olur, bizə cavab olaraq hiper polarizasiya və inhibitor potensial verir və ya natrium qapılı kanalların açılmasına səbəb olardı. əvəzinə

Fəaliyyət potensialı hamısı və ya bir hadisədir.

Şəkil eşik stimulunun tətbiqi ilə başlayır. Həddi stimul membran potensialını həddə çatdırdı. Beləliklə, cavab olaraq bir hərəkət potensialı meydana gəldi. Sonra həddən yuxarı bir stimul tətbiq olunur.

  • Həddindən artıq stimul, həddə çatmaq üçün tələb olunan stimuldan daha güclüdür.
  • Zəif və ya güclü həddən yuxarı stimul olmasından asılı olmayaraq, cavab olaraq yaranan fəaliyyət potensialı hədd stimulu ilə eynidir.

Bu, stimulun gücünün, cavab olaraq bir AP yaratmaq üçün həddinə çatmaq üçün kifayət qədər güclü olduğu müddətdə əhəmiyyətli olmadığını söyləyir. Beləliklə, bu, heç bir hadisə deyil, çünki bir AP yaradılır və ya yaradılmır.

Fəaliyyət potensialları pilləli potensiallar kimi deyil.

  • Səviyyəli potensialın böyüklüyü, yaratdığı stimulun böyüklüyü və ya gücü ilə tam eynidir. Lakin bu, stimulların gücündən asılı olmayaraq fərdi fəaliyyət potensialları üçün belə deyil (bu, hamı və ya heç bir hadisədir).

Gərginliyə bağlı natrium və kalium kanalları fəaliyyət potensialının və onların yayılmasının açarıdır.

  • İstirahət vəziyyətində neyronun RMP təxminən -70mV -dir. Bu vəziyyətdə, natrium və kalium gərginlikli qapalı kanallar qapalı vəziyyətdədir.
  • Depolarizasiya edən stimul tətbiq edildikdə, o, depolarizasiya dərəcəsinə malik potensiala səbəb olur və membran potensialını AP-nin baş verəcəyi qeyd olunan həddi potensiala çatdırır. Eşik potensialına çatmaq, natrium və kalium gərginlikli qapılı kanalların açılmasına səbəb olan stimuldur.
  • Gərginlikli qapalı natrium kanalları və gərginlikli qapalı kalium kanalları eyni stimulla açılsa da, eyni sürətlə açılmırlar.
  • Bundan sonra, gərginlikli natrium kanalları natrium ionlarının membrandan keçməsinin qarşısını alaraq kortəbii olaraq təsirsizləşəcəkdir. Bu nöqtədə, gərginlikli qapalı kalium kanalları tam açılır. Bu, AP -nin repolarizasiya mərhələsinə gətirib çıxarır.
  • Membran potensialı eşik potensial dəyərinə qayıtdıqdan sonra siqnal rolunu oynayır, bu da natrium və kalium kanallarının bağlanmasına səbəb olacaq.
  • Gərginlik qapalı kalium kanalları tam bağlandıqda, membran potensialı daha sonra istirahət vəziyyətinə qayıdacaq.

o Eyni zamanda, aktivləşdirmə qapısı bağlanır və bu gərginlikli qapalı natrium kanallarının aktivləşməsinə səbəb olur, geriyə qapalı kalium kanalları açılır və bu da repolarizasiyanın baş verməsinə imkan verir.

Gərginlikli natrium kanalları qeyri-aktiv vəziyyətdən qapalı vəziyyətə necə keçir?

Baş verə biləcək yeganə yol, gərginlik sensorunun orijinal içəriyə baxan vəziyyətinə qayıtmasıdır. Bu baş verdikdə, aktivləşdirmə qapısının bağlanmasına səbəb olacaq. Aktivləşdirmə qapısı bağlandıqda inaktivasiya qapısını zorla açır.

  • Beləliklə, qeyri -aktiv vəziyyətindən bir qapalı sodyum kanalını açmağın bir yolu yoxdur.
  • İnaktivasiya qapısını açmağın yeganə yolu, aktivasiya qapısının bağlanmasına səbəb olan gərginlik sensorunun sıfırlanmasıdır.
  • Bu, bizə deyir ki, bir dəfə gərginlikli qapalı natrium kanalı hərəkətsiz hala gəldikdə, o vəziyyətdən açıq vəziyyətə keçə bilməz. Əvvəl qapalı vəziyyətə, sonra açıq vəziyyətə keçməlidir.

Gərginlik sensoru, yenidən polarizasiya həddinə çatana qədər aktivasiya qapısını sıfırlamayacaq və bu, inaktivasiya qapısının yerindən çıxarılmasına səbəb olacaq.

Gərginlik qapılı kanallar da AP yayılmasının açarıdır.

  • Yayılma: fəaliyyət potensialını akson təpəsindən (nəsil sahəsi) akson terminallarına doğru hərəkət etdirmək, nəticədə neyronun neyrotransmitterləri buraxmasına və başqa bir neyron, əzələ və ya bez ilə əlaqə saxlamasına imkan verəcəkdir.
  • Zaman = 0ms o Gərginlik qapalı natrium kanalları açıq vəziyyətdədir o Natrium ionları sitozola daxil olur və səbəb olur o Onlar daxil olduqdan sonra orada ao olduğunu başa düşürlər. o Nəticə olaraq, natrium ionları fəaliyyət potensialının meydana gəldiyi yerdən yayılmağa, cəlb olunmağa başlayır. Növbəti aşağı bölgədə açılmaq üçün tetiklenecek
  • Vaxt =3ms o İlkin AP-nin baş verdiyi yerdən aşağı axın istiqamətində yerləşən AP var. Sodyum ionları açıq gərginlikli qapalı natrium kanallarından daxil olacaq. o Onlar bitişik mənfi yüklərin cəlb etdiyi aksona yan tərəfə yayılacaq və onları gətirəcəklər
  • Zaman = 7ms o AP, natriumun mənfi yüklü növlərə cazibəsi səbəbindən daha da yayılır

Bir AP-dən natrium ionu daxil olduqda, onlar qonşu mənfi yüklü istirahət bölgələrinə cəlb olunan aksonu diffuzasiya edəcək və bu bölgələrin membran potensialını eşik dəyərə çatdıracaqlar. Beləliklə, bir AP yaratmaq. Sonra yeni natrium daxil olacaq və proses bir neçə dəfə təkrarlanır.

Daxil olan natrium ionları iki istiqamətdə yayılır:

  • Bəziləri aşağıya doğru yayılır və AP-ləri işə salır.
  • Bəziləri bölgənin əvvəllər AP -dən keçdiyi yerlərdə geriyə yayılır. o Niyə yuxarı bölgədə də hərəkət potensialı yaranmır?

Gərginlik qapalı natrium kanalları qapalı vəziyyətdən açıla bilər, lakin qeyri-aktiv vəziyyətində deyil.

Fəaliyyət potensialı adətən birtərəfli şəkildə yayılır (AP aşağı axında baş verir və yuxarıya doğru deyil).

  • Bəzi hallarda yuxarıya doğru yayılma baş verir.
  • Repolarizasiyanın baş vermə sürəti ilə müəyyən edilir. o Eşik həddinə qayıdan repolarizasiya həqiqətən sürətlə baş verərsə, gərginliyin qapalı olması mümkündür. Çox nadir hallarda olur, lakin çox tez açılan çox sürətli hərəkət edən kalium kanalları olduqda baş verir.

Hərəkət potensialı azalmadan yayılır.

  • Aksonun axon təpə bölgəsinə stimullaşdırıcı bir elektrod daxil edilir və neyron depolarizasiyaedici bir stimula məruz qalır.
  • Akson boyunca müxtəlif nöqtələrə üç əlavə elektrod qoyuldu.
  • İlk qeyd elektrodu fəaliyyət potensialını aşkar edir. O, həmçinin depolarizasiya edən stimuldan yaranan səviyyəli potensialı da götürdü.
  • İkinci qeyd elektrodu daha aşağıda yerləşir və daha aşağıda olduğu üçün orijinal qeyd elektrodundan bir az daha uzaqda fəaliyyət potensialını aşkar edir. Beləliklə, hərəkət potensialının ikinci elektroda çatması bir az daha uzun sürəcək.
  • Üçüncü qeyd elektrodunun hərəkət potensialını daha da gec bir zamanda alır, çünki hərəkət potensialının bu qeyd elektroduna enməsi üçün vaxt lazımdır.

Aksonun uzunluğu boyunca yenilənən yeni hərəkət potensialları eynidir. Beləliklə, akson uzunluğu boyunca hərəkət edərkən hərəkət potensialının böyüklüyündə heç bir çürümə yoxdur.

 Mütləq odadavamlı dövrün ilk yarısında, gərginlik qapalı natrium kanallarının artıq açıq olduğu fəaliyyət potensialının depolarizasiya mərhələsi var. Beləliklə, AP artıq yaradılır.  Əgər kanallar artıq açılıbsa, onlar yenidən açıla bilməz (artıq açıq olan qapını aça bilmərik).  Mütləq odadavamlı dövrün repolarizasiya mərhələsində natrium kanalları hərəkətsiz vəziyyətdədir. Sodium Gərginlikli qapalı natrium kanalları hərəkətsiz vəziyyətindən açıla bilməz. Açmaq üçün əvvəlcə bağlanmalıdırlar. The Membran potensialı yenidən eşik potensialına düşdükdə, qapalı natrium kanalları hərəkətsiz olmaqdan qapalı vəziyyətə keçir.  Qapalı vəziyyətdə olduqda onlar açıla və başqa AP yarada bilərlər. Bu zaman nisbi odadavamlı dövrə çatılır.

Nisbi odadavamlı dövr o Bu zaman ərzində başqa bir AP yaradıla bilər, lakin bunu etmək nisbətən çətindir. o Gərginlikli qapalı kalium kanalları hələ də açıqdır. Beləliklə, onlar hiper qütbləşmənin meydana gəlməsinə səbəb olurlar. o Başqa bir hərəkət potensialı yaratmaq üçün membran potensialı eşik potensialına qədər geri qaytarılmalıdır. o Fəaliyyət potensialına səbəb olacaq stimulun gücü hiperpolyarizasiya effektini kompensasiya etmək üçün kifayət qədər güclü olarsa (açıq gərginlikli kalium kanallarının səbəb olduğu) başqa bir AP yaradıla bilər.

Əvvəlcə zəif bir stimul var.

Bu, bir eşik dəyəridir, çünki membran potensialını eşikə aldı və buna cavab olaraq bir AP meydana gəlir.

Qısa müddət sonra neyron çox güclü bir stimul ilə vurulur. Bununla birlikdə, neyron hələ də mütləq odadavamlı dövrdə və eşikdən yuxarı olduğundan, stimulun gücü heç bir əhəmiyyət kəsb etmir. Beləliklə, başqa bir AP yaradıla bilməz. Beləliklə, daha çox AP baş vermir.

Membran potensialı eşikdən aşağı düşdükdə, neyron nisbətən odadavamlı dövrə keçir.

Eşikdən aşağı olduqda, gərginlikli kalium kanalları tədricən bağlanmağa başlayır.

Membran potensial dəyəri hiperpolyarizasiya vəziyyətinə keçir. Açıq vəziyyətdə olan bir çox potasyum kalium kanalları olduğundan, membran potensialı potasyum üçün çox mənfi tarazlıq potensialına doğru irəliləyir.

Lakin membran potensialı qrafikdə (mavi xətt) göstərildiyi kimi yavaş -yavaş istirahət dəyərinə doğru geri çəkilir.

Neyron nisbi odadavamlı dövrə ilk girəndə başqa bir AP yarana bilər, ancaq bunun üçün lazım olan stimulun gücü çox güclü bir stimul olmalıdır (açıq gərginlikli qapalı kalium kanalları səbəbindən).

Vaxt keçdikcə, başqa bir potensial əldə etmək üçün lazım olan stimulun gücü, qapalı kalium kanallarının tədricən bağlanması səbəbindən tədricən azalır. Beləliklə, baş verən hiper polarizasiyanın miqdarında tədricən azalma var.Nəticədə, hiperpolarizasiyaya qarşı çıxmaq üçün güclü bir stimul tələb olunmur.

Qıcıqlandırıcıların (qırmızı çubuqlar) gücü hələ də ilkin stimuldan (mavi çubuq) daha böyükdür və bu nisbi odadavamlı dövrdə başqa bir AP yaratmaq üçün orijinal stimuldan daha güclü bir stimulun lazım olduğu fikrinə uyğundur.

  • Nəticə: o Stimulun gücü fəaliyyət potensialının yaranma tezliyinə təsir göstərir. o Fəaliyyət potensialı heç nə və ya heç biri deyil (yəni stimul nə qədər güclü olsa da, AP-nin eyni böyüklüyündədir) o Neyron AP-ni yaradan bir stimulun gücü haqqında məlumatı necə ötürür?

Əməliyyat potensialının yayılma sürətini artırmaq üçün istifadə olunan bir strategiya elektrik enerjisindəki artımdır

İzolyasiya edən miyelin qabığının ətrafa sarılması zamanı yaranan plazma membranının müqaviməti

Aksonal membran.

Miyelin: bir oligodendrositin plazma membranının bir çox təbəqəsi və ya bir aksonla bükülmüş Schwann hüceyrəsi.

Miyelin glial hüceyrələrdən ibarətdir:

  • Oligodendrositlər mərkəzi sinir sistemində
  • Periferik sinir sistemindəki Schwann hüceyrələri

Mielin plazma membranının tipik tərkibinə tam olaraq uyğun gələn 80% lipid və 20% zülaldır (membrana əsasən fosfolipidlərdən ibarətdir və içərisində zülallar var). Aksonun ətrafına qatılan təbəqələr səbəbiylə plazma membranı təbəqələri arasındakı sitoplazma sıxılır.

  • Tuzlama keçiriciliyi (miyelinli aksonlardan) o Fəaliyyət potensialı yalnız Ranvierin qovşaqları olan akson boyunca ayrı yerlərdə yaranır. o Akson stimullaşdırıldıqda sürətli depolarizasiya baş verir. o Natrium ionları akson boyunca hərəkət etməyə başlayır və azalma keçiriciliyi meydana gəlir. o Dekremental keçiricilik membran potensialını eşikdən aşağı salırsa, yeni AP olmalıdır. Beləliklə, sodyum qapılı gərginlik o səbəbdən, miyelinli aksonda tez -tez hərəkət potensialı yaratmağa ehtiyac yoxdur.

Hər dəfə yeni bir AP yarandıqda, aksona daxil olan natrium ionları onun uzunluğundan aşağı getmir, çünki sızma yolu ilə itirilmiş ionları doldurmaq üçün vaxt lazımdır. İonların doldurulması zamanı siqnal akson boyunca yayılmır.

  • Yayılma prosesində bir neçə yavaş nöqtə = bütün yayılma daha sürətli həyata keçirilir.
  • Bir neçə natrium ionunun daxil olmasına baxmayaraq, yalnız aksondan aşağı hərəkət edən ionlar yeni AP-yə və siqnalın yayılmasına kömək edir.

Beləliklə, miyelin daha az hərəkət potensialının meydana gəlməsinə imkan verərək hərəkət potensialının yayılmasını sürətləndirir.

Miyelin kılıfı membranın sızmasını düzəldir.

  • Miyelin qabığı plazma membranından ibarətdir.
  • İonlar plazma membranlarından çox asanlıqla keçmir.
  • Dekremental vəziyyət ionların aksondan hüceyrədənkənar mayeyə geri sızmasından qaynaqlanırsa, miyelin qabığının olması ionları daha uzun müddət aksonda saxlayacaqdır. Bu, azalma keçirmədən daha da səyahət etməyə imkan verir.

Siqnalın yayılmasına töhfə verməyən ion axını kimi yaradılan hər bir AP -ni düşünün: onlar yayılmağın yavaş nöqtələridir.


Nəticələr

Üç və ya dörd neokort neyron qruplarının eyni vaxtda qeydə alınması zamanı presinaptik təbəqənin 2/3 piramidal neyronlarında və ya qonşu təbəqənin 5 piramidal neyronlarında oyandırılan fəaliyyət potensialının atəş nümunələrinə cavab olaraq qalın pətəkli təbəqə 5 piramidal neyronlardan unitar həyəcanlandırıcı postsinaptik potensiallar qeydə alınıb. beyin dilimləri (Şəkil 4B ).

Vahid EPSP -lər sadə sünbüllü qatarlar tərəfindən uyandırılır

Əvvəlcə iki fəaliyyət potensialının təqdimatlar arasında uzun bir sakit dövrlə 25 ms aralığında səsləndiyi standart qoşalaşmış nəbz protokolundan istifadə edərək həyəcanverici sinapsın bu siniflərinin istifadədən asılı xüsusiyyətlərini araşdırdıq (5 s Şəkil 1). Bu sadə stimul protokoluna cavab olaraq, 2/3-cü təbəqənin 5-ci və 5-ci qatdakı 5-ci qatın istifadəyə bağlı xüsusiyyətlərinin fərqli olduğu aşkar edildi. 2/3-dən 5-ci təbəqəyə qədər əlaqə iki fəaliyyət potensialının təqdimatına cavab olaraq orta hesabla istifadədən asılı olaraq az dəyişiklik nümayiş etdirdi (qoşalaşmış nəbz nisbəti, 1.14 ºx000b1 0.03) n = 140 əlaqə), 5-ci təbəqədən 5-ci qata qədər güclü qoşalaşmış nəbz asanlaşdırması (1.84 ± 0.11) n = 42 P < 0.0001 Şəkil 1AB ). Əvvəlki müşahidələr, həyəcan verici sinaptik girişlərin istifadəyə bağlı xüsusiyyətlərinin, 5-ci piramidal neyronların dendritik ağacı içərisində sinapsların yeri ilə təyin olunduğunu irəli sürdüyü üçün, Williams & Stuart, 2002), yüksəliş dövrü ilə əlaqəni araşdırdıq. uEPSP-lərin cütləşdirilmiş nəbz dinamikası. 5-ci qatdan 5-ci qata uEPSP-lərin somatik yüksəlmə vaxtı qat 2/3 piramidal neyronların (qat 5-dən qat 5-ə qədər, 1.8 º0.1 ms) yaratdığı yüksəliş vaxtından əhəmiyyətli dərəcədə sürətli idi. n = 42 qat 2/3-dən 5-ci qata, 2,3 ± 0,1 ms n = 140 P < 0.0001). Bu, 5 -ci təbəqədən 5 -ci qata qədər uzanan sinaptik təmasların nisbətən proksimal dendritik yerlərdə əmələ gəldiyini göstərir (Markram və s. 1997) və proksimal dendritik lokuslardan əmələ gələn uEPSP-lər daha çox cütləşmiş nəbz asanlaşdırmasını nümayiş etdirir (Şəkil 1).C ). Bu əlaqənin müəyyən bir həyəcan verici yolla əlaqəli olub olmadığını araşdırmaq üçün 2/3 qatın 5-ci uEPSP-dən artım vaxtı ilə istifadəyə bağlı dinamikası arasındakı əlaqəni qurduq (Şəkil 1).D ), geniş təbəqə 5 piramidal neyronların apikal dendritik çardağı boyunca 2/3 - 5 qat sinaptik təmasların qurulduğu nümayiş olundu (Williams & Stuart, 2002 Sjostrom & Hausser, 2006). Toplanan məlumatlar, 2/3 qatından 5-ci qata qədər yüksələn uEPSP-lərin cütləşmiş nəbz asanlaşdırması, yavaş yüksələn uEPSP-lərin isə cütləşmiş nəbz depressiyası (r 2 = 0.23 əlaqəsiz ehtimal, P < 0.0001 n = 140 Şəkil 1D ). Bu yolda, dendritik sinaps yeri ilə cütləşmiş nəbz dinamikasının işarəsi (asanlaşdırma və ya depressiya) arasında sadə bir əlaqə mövcuddur. Bunun əksinə olaraq, 5-ci təbəqədən 5-ci uEPSP-ə qədər cütləşmiş nəbz nisbəti ilə uEPSP artım müddəti arasında heç bir əlaqə tapmadıq (r 2 = 0.02 n = 42). uEPSP-nin yüksəlmə vaxtı ilə uEPSP generasiyasının dendritik sahəsinin təyin edilməsini yoxlamaq və uEPSP-lərin məsafədən asılı dinamik xüsusiyyətlərinin formalaşmasında qeyri-xətti dendritik mexanizmlərin iştirakını istisna etmək (Banitt). və s. 2005), dendritik qeyd və dinamik sıxac üsullarından istifadə edərək müəyyən somatodendritik sahələrdə vahid xüsusiyyətlərə malik gEPSP -ləri simulyasiya etdik. Dendritik şəkildə yaradılan gEPSP-lər, uEPSP-lər üçün müşahidə olunan diapazonu əhatə edən somatik yüksəlmə vaxtlarına malik idi (somadan 40 º2013680 ºx003bcm Şəkil 1).E. , daxil edin). UEPSP-lərdən fərqli olaraq, həm nəsil yerində, həm də somada qeydə alınmış gEPSP-lərin cütlənmiş nəbz nisbəti apikal dendritik ağac boyunca yaranan hadisələr üçün birinə yaxın idi (25 ms intervalında yaranan iki gEPSCs Şəkil 1).E. ). Bu məlumatlar göstərir ki, dendritik həyəcanverici sinapsların dinamik xüsusiyyətləri təhrif edilmədən somadan qeydə alına bilər.

A, ortalaması 2/3 təbəqədən 5 -ci qata və 5 -ci təbəqədən 5 -ci qata qədər birləşmiş EPSP -lər (Vgöndər, üst izlər) bir və iki (25 ms aralığında) presinaptik hərəkət potensialına cavab olaraq ortaya çıxdı (Vəvvəlcədən). Qırmızı izlər rəqəmsal çıxarmalardır. B, 2/3 qatın qoşalaşmış nəbz nisbətlərinin 5-ci təbəqəyə paylanması (^ n = 140) və 5 -ci təbəqədən 5 -ci qata qədər (• n = 42) unitar EPSP-lər düşmə xətləri median dəyərləri göstərir. C, 2/3 təbəqənin somatik yüksəlmə vaxtının 5-ci qata (^) və 5-ci qatın unitar EPSP-lərə paylanması (•) düşmə xətləri 2/3-cü təbəqədən 5-ci təbəqəyə qədər uEPSP-lərin daha böyük median qalxma vaxtını göstərir. D, qat 2/3 ilə lay 5 unitar EPSP yüksəlmə vaxtı və qoşalaşmış impuls dinamikası arasında əlaqə. Xətt xətti bir reqressiyanı təmsil edir (r 2 = 0.23, n = 140), və artım vaxtı artdıqca cütləşmiş nəbzin asanlaşdırılmasından depressiyaya çevrilməsini göstərir (düşmə xətləri 3.14 ms birlik nöqtəsini göstərir) və rəngli simvollar, uEPSP-lərin artım dəfə daha sürətli olan cütlənmiş nəbz nisbətini göstərir (qırmızı) və ya 3,14 ms-dən daha yavaş (mavi). E., apikal dendritik ağac boyunca yerlərdə yaranan somatik olaraq qeydə alınan keçiricilik əsaslı simulyasiya edilmiş EPSP-lərin (gEPSPs) cütlənmiş nəbz nisbəti birinə yaxındır. Daxiletmə göstərir ki, somatik, lakin yerli olmayan dendritik gEPSP yüksəlmə vaxtı getdikcə uzaqlaşan apikal dendritik yerlərdən (xəttlər mono-eksponensial uyğunluqlardır) əmələ gələn hadisələrlə artır. n = 21).

Daha sonra, 2/3 qatının 5 -ci və 5 -ci qatdakı sinapsların 10 ilə 50 Hz arasında sabit tezliklərdə yaradılan presinaptik hərəkət potensialı qatarlarına nə dərəcədə təsirli olduğunu araşdırdıq (Şəkil 2). Təəccübləndirdiyimiz kimi, 2/3-5-ci təbəqə uEPSP-lərdə tezlikdən asılı depressiya aşkar edildi, 5-ci təbəqədə 5-ci qatda uEPSP-lər depressiya nümayiş etdirmədi və 50 hərəkət potensialı olan qatarlar boyunca etibarlı şəkildə yaradıldı (Şəkil 2). 2/3 təbəqədən 5-ci səviyyəyə qədər birləşmələrdə uEPSP depressiyasının böyüklüyü eksponensial şəkildə artmışdır (şək. 2).AB ) və depressiyanın zaman kursu sürətləndi (şək. 2.).C ) hərəkət potensialının təqdimat tezliyi artdıqca. Təhlil göstərir ki, 10 Hz-dən yuxarı presinaptik atəş tezliklərində, qatın 2/3-dən 5-ci qatına qədər uEPSP-lər, bir qatarın ilk 10 hərəkət potensialından sonra, sabit bir dinamik iş diapazonu təklif edəndən sonra sabit vəziyyətə yaxın vəziyyətə düşür.C , daxil edin). Bunun əksinə olaraq, 5-ci qatdan 5-ci təbəqəyə qədər uEPSP-lərin geniş bir dinamik diapazon nümayiş etdirdiyini və geniş tezlik diapazonunda yaradılan fəaliyyət potensialının qatarlarına orta hesabla bərabər effektivliklə cavab verdiyini aşkar etdik (10º201350 Hz Şəkil 2).AB ). Həqiqətən də, bu bant ötürmə davranışının adi sünbül qatarlarında yaranan uEPSP-lər üçün qorunub saxlanıldığını müşahidə etdik, beləliklə son 10 uEPSP-nin amplitüdləri test edilən bütün tezliklər üçün qatarın ilk uEPSP-nin amplitüdünə yaxın idi (sonuncunun nisbəti) 10-dan ilk uEPSP-ə qədər: 10 Hz, 1.02 ± 0.13 20 Hz, 1.32 ± 0.26 30 Hz, 1.36 ± 0.33 40 Hz, 1.36 ူ, 0. n = 6).

A, göstərilən tezliklərdə çatdırılan 50 hərəkət potensialından ibarət bir qatara cavab olaraq orta hesabla örtülmüş 2/3 qatdan 5 -ci təbəqəyə (solda) və 5 -ci təbəqədən 5 -ci təbəqəyə (sağa) vahid EPSP -lər. B, sinaptik ötürülmənin yola spesifik tezlikdən asılılığı. Tək eksponensial və ixtiyari ikinci bir sıra ilə təchiz edilmiş 2/3 qatın 5-ci təbəqəyə qədər olan 5-ci təbəqənin 5-ci qat ilə əlaqəli (orta amplituda orta amplitudu göstərir) güclü tezliyə bağlı xüsusiyyətlərinə diqqət yetirin. müvafiq olaraq polinom funksiyası. C, 2/3 təbəqənin 5-ci sinaptik depressiyanın tezlikdən asılı kinetikası. Toplanmış məlumatlar, 10 və#x0201350 Hz -də (10 Hz artımlarla, doqquz bağlantıdan orta hesabla) 50 hərəkət potensiallı bir qatar zamanı ortaya çıxan vahid EPSP -lərin amplitüdünü göstərir. Qırmızı xətlər məlumatlara iki eksponensial uyğunluqdur. Daxil depressiyanın fəaliyyət potensialı sabiti (ikinci, daha uzun sabit) və atəş tezliyi arasındakı əlaqəni göstərir.

Mürəkkəb sünbül qatarlarının yaratdığı unitar EPSP-lər

Sonra, kortikal həyəcanverici sinapsların presinaptik fəaliyyət potensialının işə salınmasının mürəkkəb nümunələrini necə emal etdiyini araşdırdıq. Əvvəlki müşahidələr göstərmişdir ki, müxtəlif duysal kortikal bölgələrdən olan neokortikal neyronlar, xarakterik olaraq aşağı orta sürətlərə (10 Hz) malik olan, lakin qeyri-müntəzəm atış nümunələri olan və beləliklə, sünbüllərarası tezliklərin geniş paylanmasına malik olan fəaliyyət potensialı çıxışları ilə optimal sensor stimullara cavab verirlər. 1-dən > 200 Hz) (müxtəlif kortikal bölgələrdən alınan məlumatların hərtərəfli təhlili üçün deCharms & Zador, 2000-ə baxın). Buna görə də, istifadədən asılı xüsusiyyətlərin dəyişən interspike intervallarına malik olan, lakin ümumi aşağı orta sürətə malik olan fəaliyyət potensialı qatarlarının sinaptik ötürülməsinə necə təsir etdiyini araşdırdıq. 50 hərəkət potensialından ibarət olan sünbül qatarları ya sabit bir tezlikdə (10 Hz), həm də 2 ilə 250 Hz aralığında olan sıçrayış tezliklərindən ibarət dəyişdirilmiş Poisson paylanması ilə yaradıldı (ortalama, 10 Hz medianı, 16.1 Hz ani tezlik paylanması üçün Əlavə Şəkilə baxın) 2) və ya 50 Hz -də (orta, 10 Hz median, 49.5 Hz) yaranan 10 hərəkət potensialının təkrar partlaması kimi (Şəkil 3). Layer 2/3 - lay 5 əlaqələri sabit tezlikli fəaliyyət potensialı qatarına optimal cavab verdi, lakin Poisson qatarına və partlama boşalma modelinə əhəmiyyətli dərəcədə daha az təsirli oldu (kumulyativ uEPSP amplitudası: sabit tezlik, 29,3 ½ 7,3 mV Poisson, 24.6. ± 6,1 mV, P < 0.01 partlayış, 16.1 ± 3.3 mV, P < 0.01 n = 13 Şəkil 3AB ). 2/3 təbəqədən 5-ci səviyyəyə ötürülmənin istifadədən asılı xüsusiyyətlərinin Poisson sünbül qatarı boyunca uEPSP-lərin amplitüdünü necə idarə etdiyini araşdırmaq üçün ani atəş tezliyi ilə 2/3 təbəqənin 5-ci təbəqənin amplitudası arasındakı əlaqəni araşdırdıq. Qatarın ilk uEPSP-ə normallaşdırılmış uEPSP-lər (13 əlaqə üçün yığılmış Şəkil 3)C ). Puasson sünbül qatarının istənilən nöqtəsində yüksək ani tezliklərdə presinaptik atəş depressiyaya uğramış uEPSP-ləri oyadırdı, halbuki aşağı ani tezliklərdə atəş daha böyük amplituda reaksiyaları doğurdu və bu, tezlik və istifadədən asılı dinamikanın sünbül qatarlarında işlədiyini göstərir (Şəkil 3).C ). Bundan əlavə, 2/3 qatın amplitüdünü 5 uEPSP-lərə ani atəş tezliyinin bir funksiyası olaraq qoyduqda, uEPSP amplitüdünün 2/3 qat 5-ci sinapsların aşağı kimi davrandığını göstərən tezliyə bağlı dik bir depressiya tapdıq. sünbül qatarlarının gedişində keçid filtri (Şəkil 3D ). Bunun əksinə olaraq, 5-ci qatdan 5-ci təbəqəyə qədər əlaqə bu sünbül qatarlarının gedişi zamanı sinaptik depressiya nümayiş etdirməmişdir (şək. 3).A ), lakin Puasson qatarını orta qatardan əhəmiyyətli dərəcədə daha effektiv ötürdü (kumulyativ uEPSP amplitüdü: sabit tezlik, 16,9 ½ 5,4 mV Poisson, 18,1 x000b1 5,6, P < 0.001 qoşuldu t test partlaması, 17.4 ± 5.5 mV, P > 0.05 n = 8 Şəkil 3AB ). Sinaptik ötürülmənin daha yüksək sıçrayış tezliklərində asanlaşdırıldığı üçün 5 -ci və 5 -ci qat əlaqələrinin Poisson qatarını təsirli şəkildə ötürdüyünü gördük (Şəkil 3 -də üst -üstə düşən izləri müqayisə edin).Aab ). Bu davranış Poisson sünbül qatarının gedişi boyunca aydın idi (uEPSP amplitüdü qatarın ilk uEPSP-yə normallaşdırılıb, 8 əlaqə üçün birləşdirilmişdir Şəkil 3CD ). Buna görə də, 2/3 qatdan 5-ci qata qədər fərqli olaraq, 5-ci təbəqədən 5-ci qata qədər olan sinapslar sünbül qatarlarının gedişində yüksək ötürücü filtr kimi davranırlar (Şəkil 3)D ).

A, eyni orta nisbətdə yaradılan, lakin fərqli dərəcədə mürəkkəblik dərəcələri ilə bərabər sayda sünbüllü qatarlara cavab olaraq 5 -ci təbəqədən 5 -ci qata (qara) və 2/3 -cü təbəqədən 5 -ci qata (qırmızıdan) orta davamlı fasiləsiz qeydlər x02013 müntəzəm (median, 10 Hz), Poisson (median, 16 Hz) və partlayış (median, 49,5 Hz) adlandırılır. Diqqət yetirin ki, Poisson qatarına cavab olaraq ilk uEPSP -dən sonra 5 -ci təbəqənin 5 -ci qatına qədər uEPSP -ləri artdı, 2/3 -cü təbəqənin 5 -ci qatına qədər olan uEPSP -lərdə bu davranış azaldıqda hər bir partlayış reaksiyası zamanı da özünü göstərir. . Bu cavabların bölmələri daha tez bir zamanda aydınlıq üçün göstərilmişdir (Aab). 5 -ci təbəqənin 5 -ci qatına qədər UEPSP -lərin, lakin 2/3 -cü təbəqənin 5 -ci qatına qədər olan UEPSP -lərin qeyd olunan asanlaşdırılmasına diqqət yetirin (Vgöndəryüksək ani atəş tezliklərində yaradıldıqda (Vəvvəl). Hər qatarın ilk uEPSP-si oxşar amplituda malik olduğu üçün bu təmsilçi əlaqələr seçilmişdir. B, məcmu uEPSP amplitüdünün 2/3-dən 5-ci səviyyəyə qədər olan mürəkkəb sünbül qatarlarına (Puason və partlama qatarları) cavab olaraq azaldığını göstərən ümumi məlumat (n = 13), lakin 5-ci qatdan 5-ci qata qoşulma artır (n = 8). C, 2/3 - 5 -ci təbəqə üçün Poisson sünbül qatarı zamanı normallaşdırılmış uEPSP amplitudası ilə ani atəş tezliyi (boz) arasındakı əlaqənin zaman təkamülünü təsvir edən toplanmış məlumatlar n = 13) və 5 -ci təbəqədən 5 -ci qata (qara n = 8) birləşmələr. Hər bir nöqtə birləşmələr üzrə orta hesablanmış və qatarın ilk uEPSP-nin bir hissəsi kimi tərtib edilmiş uEPSP-lərin amplitüdünü təmsil edir. D, uEPSP amplitudası və fəaliyyət potensialı ani tezlik arasında əlaqə. 2/3-cü təbəqədən 5-ci qata (qırmızı) və 5-ci təbəqədən 5-ci (qara) əlaqələrə qədər tezliyə bağlı depressiyaya diqqət yetirin. Ani tezliklər > 75 Hz göstərilmir.

Kompleks hərəkət potensiallı qatarlar zamanı davamlı buraxılış

Heyvanlarla davranarkən, neokortikal piramidal neyronlar, hərəkət potensialının spontan və stimulla oyadılmış nümunələrini yandıran aktiv nöronal şəbəkələrə yerləşdirilir (Hubel, 1959 Porter və s. 1971 Krupa və s. 2004 Luna və s. 2005). Davamlı istifadə şəraitində intrakortikal həyəcan verici sinapsların ötürücü buraxılışını necə qoruduğunu araşdırmağa çalışdıq. Yetişməmiş heyvanlardan əvvəlki müşahidələr göstərir ki, 2/3 təbəqədən 5 -ə və 5 -ci qatdan 5 -ə qədər sinapslar 10 Hz -dən yuxarı tezliklərdə dəfələrlə işə salındıqda davamlı sərbəst buraxıla bilməzlər (Galarreta & Hestrin, 1998). Buna görə də biz sensor giriş olmadıqda sensor kortekslərdə görünən davam edən aşağı tezlikli fəaliyyət potensialından keçidə bənzər bir protokol hazırladıq (Hubel, 1959 Luna). və s. 2005 Crochet & Petersen, 2006 de Kock və s. 2007) daha yüksək tezlikli hərəkət potensialı qatarına təhrik edilmiş bir həssas reaksiyanı təmsil edir. Biz oyaq meymunun vizual kortikal bölgəsindəki neyrondan götürülmüş, geniş diapazonda interkortikal tezliklərə malik olan və uzun müddət davam edən daha əvvəl qeydə alınmış sensor reaksiyadan istifadə etdik ki, uzun və uzun müddət ərzində korteksdaxili sinapsların sərbəst buraxılmasını davam etdirə biləcəyini yoxlamaq üçün. presinaptik fəaliyyət potensial atəşinin mürəkkəb nümunəsi – bu fəaliyyət modelinə kompleks sünbül qatarı (orta tezlik, 47.6 Hz dəyişmə əmsalı (CV), 0.75 aralıq sıçrayış tezliyi aralığı, 11 � Hz 92 ani hərəkət potensialı) aiddir. tezliklərin paylanması üçün Əlavə Şəkil 2 və Metodlar Şəkil 4-ə baxınAC üst iz).Bu stimullaşdırıcı protokol, 33 ilə 86 dəq arasında (hər sınaq müddəti, orta hesabla 28 dəfə təkrarlanan 126 s, 16 �) davamlı istifadə şəraitində həyəcanverici ötürülmə dinamikasını araşdırmaq üçün davamlı olaraq təkrarlandı. n = 46 vahid əlaqə Şəkil 4).

Müşahidə etdik ki, intrakortikal sinapsların kompleks sünbül qatarının gedişi ilə sərbəst buraxılmasını təmin etmək qabiliyyəti yola xüsusi idi (Şəkil 4). UEPSP-lər təbəqə 2/3 ilə 5-ci təbəqə arasında piramidal neyronlar əmələ gəldikdə, aşağı tezlikli təsir potensialının atəş etməsi, təsir potensialından hərəkət potensialına qədər etibarlı olan uEPSP-lərlə nəticələndi, yalnız ara-sıra ötürmə uğursuzluğu (1 Hz-də faiz uğursuzluq dərəcəsi, 5.8 və s.) #x000b1 1.8% n = 28). Əksinə, kompleks sünbül qatarının başlanğıcında, uEPSP -lərin amplitudası 4.4 ± 1.0% sabit bir vəziyyətə çatmaq üçün ilk bir neçə hərəkət potensialı üzərində dramatik şəkildə depressiyaya uğradı (kompleks sünbül qatarının son 40 hərəkət potensialı 1 Hz n = 28 Şəkil 4AC ). İstifadədən asılı olan bu depressiya formasının həm zaman kursu, həm də böyüklüyü hər əlaqədə sınaqdan mühakiməyə uyğun idi (Şəkil 4)C ) və vahid əlaqələr arasında (1 Hz, 377.3 ± 40.3 μV kompleks sünbül qatarının son 40 hərəkət potensialı, 11.7 ± 2.4 və#x003bcV P < 0.0001 aralığı: 79.29 �.95% azalma n = 28 Şəkil 4D , qırmızı işarələr). Bu, bizə sinaptik depressiyanın təkamülünü tək eksponensial funksiya ilə depressiyanın zaman sabiti ilə uyğunlaşdırmağa imkan verdi, sünbüllərin sayı ilə ölçülən, cəmi 3,4 fəaliyyət potensialı (şək. 4)D , qara xətt). Mürəkkəb sünbül qatarının dayandırılmasından sonra aşağı tezlikli stimullaşdırma yenidən başladıldı və bu, depressiyadan sağalmanın vaxt kursunu izləməyə imkan verdi (şək. 4).AD ). UEPSP -lərin amplitudası 0.75 s zaman sabitiylə bərpa edildi və kompleks sünbül qatarından əvvəl görünəndən xeyli böyük bir səviyyəyə çatdı (20 hərəkət potensialı əvvəl, 377.3 ± 40.3 μV 20 hərəkət potensialı, 487.5 ± 57,0 μV 128,7 ± 4,5% artım P < 0.0001 n = 28). Sinaptik artımın bu forması eksponensial zaman kursu ilə yavaş-yavaş çürüdü (τ= 40,4 s). 2/3 təbəqədən 5-ci səviyyəyə qədər sinaptik birləşmələr buna görə də davamlı istifadə şəraitində yaranan mürəkkəb sünbül qatarı boyunca fəaliyyətini davam etdirmir. Bu davranışın aspektlərinin mürəkkəb sünbül qatarında yüksək nizamsız dalğalanma aralıqlarından qaynaqlandığını öyrənmək əvəzinə, eyni orta atəş sürətində müntəzəm olaraq ortaya çıxarılan hərəkət potensialı qatarı yaratdıq (Şəkil 5). Mürəkkəb sünbül qatarı ilə ümumi olaraq, qat 2/3-dən 5-ə qədər uEPSP-lər 47,6 Hz tezliyində yaranan müntəzəm atəş sxeminə cavab olaraq, 5 º0,05% (son 40 fəaliyyət potensialı) sabit vəziyyətə çatmaq üçün açıq depressiya göstərdi. 1 Hz nisbətində sünbül qatarı n = 5 Şəkil 5A ), bunun ardınca 1 Hz-də genişləndirilmiş ötürmə dövrü (162.1 ± 2.6% artım) izlədi. n = 5). Maraqlıdır ki, depressiya, orta sünbül qatarı zamanı, 9.9 hərəkət potensialı ilə sabit bir sünbül qatarına cavab verməkdən daha yavaş inkişaf etdi. Bu onu göstərir ki, mürəkkəb sünbül qatarının başlanğıcı zamanı yüksək ani tezlikdə fəaliyyət potensialı, sünbül qatarı boyunca saxlanılan 2/3 təbəqədən 5-ci təbəqəyə qədər sinapsların tezlikdən asılı depressiyasını sürətlə işə salır. Sinaptik depressiyanın bu xüsusiyyətlərinin mürəkkəb sünbüllü qatarlar zamanı potensial atəş potensialının necə oyanması ilə əlaqəli olduğunu istisna etdik. Qısa bir cərəyan zərbəsi ilə hər sünbülü oyatmaq əvəzinə, 2/3 və ya 5 -ci təbəqənin somasına ideal bir cərəyan mənbəyi kimi gətirilən simulyasiya edilmiş EPSC -lərdən ibarət həyəcan verici sinaptik girişə cavab olaraq hərəkət potensiallı atəş qatarları yaratdıq. Atəşi sınaqdan sınağa keçirə bilən neyronlar (Mainen & Sejnowski, 1995 Harsch & Robinson, 2000 Williams, 2005) (EPSC tezliyi, 500 Hz unitar EPSC amplitudası, 200 və ya 300 pA τyüksəlmək= 0,2 ms τçürümək= 2 ms 31 ± Ani tezlik bölgüsü üçün 5 təkrarlama Əlavə Şəkil 2 -ə baxın. n = 5 Şəkil 6B , aşağı izlər). Bu fəaliyyət potensial atəş quruluşu forması ilə qarşılaşdıqda, 2/3-dən 5-ci qata qədər UEPSPs sürətli və güclü sinaptik depressiya nümayiş etdirdi (orta atəş tezliyi, 57 ± 5 Hz təsir potensialı sabitliyi, 3.4 sabit bir vəziyyətə 5.0 ± ilkin amplitudun 1,3% -i n = 5 Şəkil 6C ). Bunun əksinə olaraq, 5-ci təbəqədən 5-ci təbəqəyə qədər olan sinaptik bağlantılar belə yüksək tezlikli sintetik sünbül qatarlarını etibarlı şəkildə ötürür (orta atəş tezliyi, 49 ± 2 Hz n = 5 Şəkil 6C ).

A, qat 2/3-dən 5-ci sinapsa qədər aşağı tezlikdə (1 Hz ^) optimal işləyir, lakin yüksək tezlikli müntəzəm sünbül qatarının (qırmızı simvollar 47.6 Hz 92 hərəkət potensialı) çatması zamanı unitar EPSP-lərin amplitudası xeyli azalır. 5 ± 0.05% sabit vəziyyət dəyəri (qatarın son 40 cavabı n = 5). Unitar EPSP amplitudası hər bir əlaqədə 1 Hz-də səslənən ilk 10 cavab üçün normallaşdırılıb. BHüceyrədənkənar ion şəraitinin nəzarəti altında (2 mm Ca 2+ /1 mm Mg 2+) təbəqə 5-dən 5-ə qədər uEPSPs amplitudası eyni yüksək tezlikli sünbül qatarının (qırmızı simvollar) başlanğıcını asanlaşdırır və asanlaşdırılan yerdə saxlanılır. qatar boyu səviyyə (171.4 ± 2.1%, qatarın son 40 cavabı) n = 7). Hüceyrədənkənar kalsium səviyyəsinin artması (yüksək Ca 2+ 4 m m Ca 2+ /1 m m Mg 2+ n = 3) yüksək tezlikli sünbül qatarının gedişində sinaptik depressiyanın görünüşü ilə nəticələndi (davamlı qara xətt, mənfi gedən səhv çubuqları). Daxil olanlar AB nəzarət ion şəraiti altında bu yollarda yüksək tezlikli sünbül qatarı tərəfindən oyandırılan uEPSP-lərin nümayəndəli nümunələrini göstərin.

A, 2/3 qatın 2/3 qatına sinaptik ötürmə xüsusiyyətləri. Aşağı tezlikdən (1 Hz, açıq simvollar) mürəkkəb fəaliyyət potensialı alov modelinə (qırmızı simvollar) keçiddən sonra açıq şəkildə sinaptik depressiyaya diqqət yetirin, xətt τ= 3.3 fəaliyyət potensialına malik mono-eksponensial funksiyadır (n = 7 əlaqə). İçəridə mürəkkəb sünbül qatarı zamanı yaranan üst-üstə düşmüş unitar EPSP-lər göstərilir. Btəsadüfi hərəkət potensial atəş nümunələri (Vəvvəl, beş üst-üstə qoyulmuş qeyd) 2/3 təbəqədən 5-ci səviyyəyə sinaptik ötürülmənin sürətli və güclü depressiyasını doğurur (Vgöndər qara izlər, ardıcıl sınaqlar qırmızı iz, ortalama 40 təkrar). C, 2/3 qatdan 5-ci təbəqəyə qədər təsadüfi hərəkət potensialı nümunələrinin yaranması ilə ortaya çıxan yolun spesifik ötürülmə dinamikası (^, n = 5) və 5-dən qat 5-ə qədər (•, n = 5) birləşmələr (qatarın ilk unitar EPSP-yə hər bir əlaqədə normallaşdırılmış məlumatlar). Təkamülü mono-eksponensial bir funksiya (qırmızı xətt və#x003c4 = 3.4 hərəkət potensialı) ilə yaxşı təxmin edilən 2/3 təbəqədən 5-ci sinaptik depressiyaya diqqət yetirin.

Layer 5 -dən 5 -ə qədər sinaptik əlaqələr, kompleks sünbül qatarı boyunca möhkəm ötürücü buraxa bilmədi (Şəkil 4)AC ). 2/3 qatdan 5 -ci qata qədər olan əlaqələrdən fərqli olaraq, 5 -ci qat piramidal neyronlar arasında 1 Hz -də əmələ gələn uEPSP -lər yüksək uğursuzluq dərəcəsi göstərdi (33.5 ± 4.2%) n = 18), 5-ci qatın aşağı tezlikli sürətləri etibarsız ötürdüyünü irəli sürür. Mürəkkəb sünbül qatarına keçid zamanı uEPSP-lərin amplitudası qatarın ilk bir neçə fəaliyyət potensialı üzərindən 1 Hz-də yaradılandan 215,7 ± 19,0%-ə qədər artdı (aralıq, 109,0�,9% amplituda 1-də). Hz, 258.0 ± 37.7 μV asanlaşdırma, 496.7 ± 60.9 μV n = 18 Şəkil 4CE. qırmızı simvol). Maraqlıdır ki, mürəkkəb sünbül qatarı təkamül etdikcə, uEPSP-lərin amplitudası azalmadı (mürəkkəb qatar boyu orta hesabla, 261,8 ± 43,5 μV ilk 20 fəaliyyət potensialı, 302,5 ± 44,7 μV son fəaliyyət potensialı , 244,5 ± 41,8 μV n = 18 Şəkil 4E. ). Tək birləşmələrdə 5-ci qatdan 5-ci qata qədər uEPSP asanlaşdırmasının nümunəsi sınaqdan sınağa qədər sabit idi və mürəkkəb sünbül qatarı boyunca ölçülə bilən uEPSP-lər yaradıldı (Şəkil 4 ilə müqayisə edin.C sol və sağ panellər). Eynilə, kompleks sünbül qatarının (47.6 Hz qatarı) orta tezliyində müntəzəm olaraq yaradılan uzun sünbüllü qatarların gedişində, qatarın 5 -ci qatından 5 -ci qatına qədər UEPSP -lərin asanlaşdırılması (92 hərəkət potensialı ilk 20 hərəkət potensialı) 1 Hz ilə müqayisədə, 187,5 ± 5,5% son 20 fəaliyyət potensialı, 1 Hz-də 167,2 ± 2,8% amplituda, 214,2 ± 5,1 μV ilk 20 fəaliyyət potensialı 0. #x003bcV n = 7 Şəkil 5B ). Üstəlik, kompleks sünbül qatarının ardıcıl olaraq iki dəfə (20 ms gecikmə) təkrar istehsal edildikdə, kompleks sünbül qatarının birinci və ikinci təkrarlanması zamanı ortaya çıxan 5 -ci təbəqədən 5 -ci qata qədər UEPSP -lərin amplitüdünün uEPSP -lərlə müqayisədə depressiyaya düşmədiyini gördük. 1 Hz (1 Hz: sıra, 32 � μV median, 90.8 μV ilk kompleks sünbül qatarı (92 hərəkət potensialı): sıra, 66 � μV median, 197.8 μV ikinci kompleks sünbül qatarı (92 hərəkət potensialı): aralıq, 49.3 � μV median, 167.4 μV Kruskal –Wallis testi, P > 0.71 n = 7 Mann–Whitney U birinci və ikinci qatar arasında test, P > 0.38). Bu məlumatlar, 5 -ci təbəqədən 5 -ci qata qədər olan davamlı ötürülmə məhdudiyyətlərini əhatə etməsə də, bu sinapsesanın ən az 184 hərəkət potensialı üçün yüksək təsir potensiallı atəş tezliklərində (ortalama 47.6 Hz) nörotransmitter buraxılmasını davam etdirə biləcəyini göstərir.

2/3-cü təbəqə piramidal neyronlarının digər sinaptik hədəflərinin tezlikdən asılı sinaptik depressiya nümayiş etdirib-etmədiyini araşdırmaq üçün biz 2/3-cü qat piramidal neyron cütləri arasında uEPSP-ləri qeyd etdik. 2/3-dən qat 5-ə qədər olan birləşmələrdə olduğu kimi, unitar təbəqə 2/3-dən 2/3-ə qədər olan EPSP-lər aşağı tezlikdən mürəkkəb fəaliyyət potensialının işə salınma nümunələrinə (fəaliyyət potensialı sabiti, 3.3 1 Hz, 387.5 və) keçid zamanı sürətli və güclü depressiya göstərdi. #x000b1 3,6 μV mürəkkəb qatarın son 40 fəaliyyət potensialı, 13,1 ± 2,0 μV n = 7), lakin aşağı tezlikli aktivliyin yenidən ortaya çıxmasından sonra sürətlə artırılmış səviyyəyə (bərpa, τ = 1.29 s 1 Hz əvvəl, 387.5 ± 3.6 μV 1 Hz 20 hərəkət potensialı, 524.9 və sonra) x000b1 11.2 μV P < 0.0001 n = 7 Şəkil 6A ). Bu məlumatlar göstərir ki, sinaptik ötürülmə, uzun sünbüllü qatarlara meydan oxuduqda, 2/3 qat piramidal neyronların həm supra- və həm də infra-granular sinaptik hədəflərində güclü şəkildə depressiyaya uğrayır.

Bu depressiya formasının altında yatan mexanizmləri araşdırmaq üçün əvvəlcə depressiyanın vericinin sərbəst buraxılmasından və ya postsinaptik AMPA reseptorlarının desensitizasiyası və/və ya doymasından qaynaqlandığını araşdırdıq (Trussell və s. 1993 Gümüş və s. 2003). 2/3 -cü təbəqədən 5 -ci sinaptik bağlantıdakı sinaptik depressiya, AMPA reseptorlarının siklotiyazidlə desensitizasiyasının blokadasına (CTZ 100 μ m) və ya kinurenik turşusu olan (1 mm) AMPA reseptorlarının qismən reseptor antaqonizminə (CTZ ilə depressiya) həssas deyildi. hərəkət potensialı sabit, 1 Hz -də 2.8 amplitüd, 643.2 ± 3.6 μV kompleks qatarın son 40 hərəkət potensialı, 36.6 ± 6.9 μV depresyonu kinurenik turşu ilə: hərəkət potensialı sabit, 1 Hz -də 2.3 amplitüd, 187.1 ± 4.7 μV kompleks qatarın son 40 hərəkət potensialı, 14.3 ± 2.7 μV davamlı d -2-(–) -amino-5-fosfonopentanoik turşusu (100 μ m ) Əlavə Şəkil 3. Birlikdə götürüldükdə, bu məlumatlar, intrakortikal həyəcanverici ötürülmənin yollara xas, istifadəyə bağlı xüsusiyyətlərinin presinaptik lokusa malik olduğunu göstərir.

Modulyasiya həyəcanverici intrakortikal sinapslar arasında mexaniki fərqləri ortaya qoyur

İntrakortikal həyəcanverici sinapslar arasındakı əsas fərq onların aşağı tezlikli fəaliyyəti ötürmə qabiliyyətidir (Şəkil 1 – 6). Biz fərz etdik ki, 2/3 təbəqədən 2/3 təbəqədən 5-ci təbəqəyə qədər aşağı tezlikli etibarlı ötürülmə bu paylanmış sinapsda nisbətən yüksək buraxılma ehtimalı (Pr) ilə bağlıdır (Abbott). və s. 1997 Tsodyks & Markram, 1997 Gümüş və s. 2003 Abbott & Regehr, 2004). Pr-nin modulyasiyasının 2/3 təbəqədən 5-ci səviyyəyə qədər sinapsların istifadədən asılı xassələrinə təsir edib-etmədiyini araşdırmaq üçün biz standart ion şəraiti (2 mm Ca 2+ /1 mm Mg 2+) və aşağı [[+] varlığında uEPSP-ləri qeyd etdik. Ca 2+ ]o (1 m m Ca 2+ /2 m m Mg 2+). İonik əvəzetmə, davamlı istifadə zamanı ortaya çıxan sinaptik aktivliyin dinamikasını dəyişdi, 2/3 qatının amplitüdünü 5 -ə endirdi, aşağı tezlikdə ortaya çıxan uEPSP -lərin 37,2 və nəzarətin 2,7% -i (#x000b1)n = 6 Şəkil 7A ) və mürəkkəb sünbül qatarı zamanı sinaptik çökmə modelini dəyişərək, vaxtın gedişatını yavaşlatmaq və depressiyanın böyüklüyünü azaltmaq (nəzarət: hərəkət potensialı sabit, 1 Hz -də 2.7 amplitüd, 847.3 ± 4.1 və#x003bcV son 40 hərəkət potensialı mürəkkəb qatar, 57,0 ± 6,7 μV 1 mm Ca 2+ /2 mm Mg 2+: fəaliyyət potensialı sabiti, 1 Hz-də 142,7 amplituda, 313,4 ± 3,3 μV kompleksin son 40 hərəkət potensialı , 153.5 ± 11.2 μV n = 6 Şəkil 7AB ). Bu məlumatlar, 2/3 qatlı piramidal neyronların aksonlarının yüksək tezliklərdə hərəkət potensialını ötürə bildiyini göstərir (Əlavə Şəkil 4) və vericinin sərbəst buraxılma ehtimalının modulyasiyasının 2/3 qatın qabiliyyətini dəyişə biləcəyini göstərir. Uzun sünbüllü qatarlar boyunca ötürücünün buraxılmasını davam etdirmək üçün 5 sinaps. Təəccüblü olaraq, sinaptik depressiyanın bu azalması kompleks sünbüllü qatarların (nəzarət, 1.54 ± 0.11 1 m m Ca 2+ /2 m m Mg 2+, 2.34 ± 0.37 P < 0.02 nəzarət: çürümə, τ = 33.0 s 1 m m Ca 2+ /2 m m Mg 2: çürümə, τ = 20.0 s n = 6 Şəkil 7B ). [Ca 2+ /Mg 2+] daha mühafizəkar bir dəyişikliko 1,5/1,5 m m-ə qədər, statistik cəhətdən əhəmiyyətli olsa da, 2/3-dən 5-ci təbəqəyə qədər uEPSP-lərin dinamikasına daha az təsir göstərmişdir (n = 5 Şəkil 7DE. ). Bunun əksinə olaraq, [Ca 2+ /Mg 2+] dəyişdirilərək 5 -ci təbəqədə 5 -ci sinapslara buraxılma ehtimalının artdığını gördük.o 4 mm Ca 2+ /1 mm Mg 2+ , bu sinapsların uzun sünbüllü qatarlar vasitəsilə sərbəst buraxılmasını təmin etmək qabiliyyətini dəyişdirərək, sinaptik depressiyanın mövcudluğunu aşkar etdi (1 Hz ilə müqayisədə son 40 fəaliyyət potensialı: nəzarət, 171,4 & #x000b1 2.1% n = 7 4 m m Ca 2+ /1 m m Mg 2+, 49.3 ± 0.1% n = 3 P < 0,001 Şəkil 5B ). Bununla belə, qeyd etmək lazımdır ki, Pr-nin artması şəraitində aşkar edilən 5-dən 5-ci təbəqəyə qədər sinapslarda görünən sinaptik depressiya dərəcəsi nəzarət ion şəraitində 2/3 təbəqədən 5-ci qat sinapslarındakı depressiyanın böyüklüyü ilə müqayisədə mülayim idi ( Şəkil 5-i müqayisə edinAB ).

A, vahid EPSP -lərin davamlı gərginlik qeydləri (Vgöndər) nəzarətdə (2 m m Ca 2+ /1 m m Mg 2+) və hüceyrədaxili olaraq 1 m m Ca 2+ /2 m m Mg 2+ ilə oyatdı. Aşağı izlər, göstərilən şərtlərdə kompleks sünbül qatarının yaratdığı ardıcıl tək və orta cavabları göstərir. B, nəzarətdə olan kompleks sünbül qatarı (mavi xətt) və 1 m m Ca 2+ /2 m m Mg 2+ (1 Hz, açıq simvollar kompleksi, qırmızı simvollar) zamanı sinaptik depressiyanın böyüklüyü və vaxtı. Hər bir əlaqədən alınan məlumatlar göstərilən şərtlər altında 1 Hz-də yaradılan ilk 10 uEPSP-yə normallaşdırıldı. Qara xətlər depressiyanın təkamülünə mono-eksponensial uyğun gəlir. C, baklofen nəzarətə (mavi xətt) nisbətən sinaptik depressiyanı (açıq və qırmızı simvollar) zəif azaldır. Qara xətlər mürəkkəb sünbül qatarı vasitəsilə depressiyanın təkamülünə mono-eksponensial uyğunluqlardır. D, sinaptik depressiyanın modulyasiyasını təsvir edən ümumiləşdirilmiş məlumatlar. Dəyərlər nəzarətdə olan sinaptik depressiya dərəcəsinin nisbətini və göstərilən test şərti dəyərlərinin nisbətini ifadə edir > 1 depressiyanın azalmasını təmsil edir. Əlaqələrin sayı və statistik əhəmiyyəti (*, P < 0,05 qoşalaşmış Tələbə t test). E, Aşağı tezlikdə yaranan unitar EPSP amplitüdünün azalması (idarə/vəziyyətin 1 Hz nisbəti, qiymətlər > 1 azalmanı göstərir) sinaptik artımın böyüklüyü ilə bağlıdır (vəziyyət/nəzarət nisbəti, dəyərlər > 1 artımı göstərir) . Boz rəngli gölgeli sahə, hər iki parametr üçün kinurenik turşusu (1 m m, qırmızı) üçün statistik olaraq əhəmiyyətli olan şərtləri ayırd edir, vahid EPSP amplitüdünü əhəmiyyətli dərəcədə azaltdı, lakin sinaptik genişlənməni dəyişdirmədi.

Növbəti addım olaraq, neyrotransmitter sistemlərinin aktivləşdirilməsi ilə Pr modulyasiyasının 2/3 təbəqədən 5-ci səviyyəyə qədər sinapsların dinamik davranışına nəzarət edib-etmədiyini araşdırdıq. GABA-nın hamam tətbiqiB reseptor agonist baclofen (1 μ m) (Vigot və s. 2006) 2/3 qatının amplitüdünü [Ca 2+] azaldığına bənzər dərəcədə aşağı tezlikdə ortaya çıxarılan 5 uEPSP səviyyəsinə endirdi.o (nəzarət faizi, 39,1 ± 6,9 P < 0.03 n = 9). Bunun əksinə olaraq, baclofen, mürəkkəb sünbüllü qatarların ötürülməsini zəif şəkildə modulyasiya etdi, vaxtını yavaşca yavaşlatdı və sinaptik depressiyanın böyüklüyünü azaldıb (nəzarət: hərəkət potensialı sabit, 3.1 depressiya, 11.2 ± 2.6% nisbətində 1 Hz baclofen: hərəkət potensialı) sabit, 11.4 depressiya, 23.1 ± 5.8% P < 0.01 n = 9 Şəkil 7C ). Mürəkkəb sünbül qatarının ardınca genişləndirmə güclü şəkildə asanlaşdırıldı (nəzarət, 1.41 ± 0.08 baclofen, 2.17 ± 0.31 P < 0.02 nəzarət: çürümə, τ = 74.0 s baclofen: çürümə, τ = 26.0 s n = 9 Şəkil 7C ). Xülasə olaraq, 2/3 qatının 5-ci sinapsdan aşağı tezlikli aktivliyi sədaqətlə ötürmə qabiliyyəti ilə sinaptik artım dərəcəsi arasında sıx bir əlaqə tapdıq (r 2 = 0,98 əlaqəsiz ehtimal, P < 0.0002 Şəkil 6E. ).Aşağı tezlikli ötürülmənin modulyasiyası, daha yüksək aktivasiya tezliklərində sinaptik depressiyanın dərəcəsini proqnozlaşdıra bilmədi.

Presinaptik nörotransmitter sistemlərinin aktivləşməsindən fərqli olaraq, metabotropik glutamatın geniş spektrli antaqonistinin (1 və ya 10 μ m (2S) -2-amin-2-[(1S,2S) -2-karboksisikloprop-1-il] (ksant-9-il) propanoik turşusu (<"tip": "entrez-nukleotid", "attrs": <"mətn": "LY341495", "term_id": "1257705759 ","term_text":"LY341495">> LY341495) (n = 7) və ya kannabinoid tip 1 reseptorları (10 μ m N.-(piperidin-1-il)-5-(4-iyodofenil)-1-(2,4,diklorofenil)-4-metil-1H-pirazol-3-karboksamid (AM 251) (n = 3) sinaptik ötürülmə dinamikasına heç bir təsir göstərməmişdir, bu da nə glutamatın dağılmasının, nə də presinaptik sahələrə endokannabinoiddən asılı retrograd siqnalının formalaşmasının təcrübə şəraitimizdə təsirli olmadığını irəli sürür (Şəkil 7).DE. ). Bundan əlavə, somatik membran potensialının manipulyasiyası 2/3 təbəqədə 5 -ci dövrə qədər sinaptik ötürülməni modulyasiya etməmişdir (istirahət, 79.9 ± 2.2 mV depolarizasiya, 53.3 ± 2.5 mV n = 5 Şəkil 7DE. ) (Alle & Geiger, 2006 Shu və s. 2006). Eynilə, kalium kanallarının blokatoru 4-aminopiridinin (4-AP 2 m ) intrapipet məhluluna (Debanne) daxil edilməsi ilə presinaptik fəaliyyət potensialının amplitüdünün və formasının dəyişdirilməsi. və s. 1997), sinaptik ötürülmə dinamikasını dəyişdirə bilmədi (n = 7 Əlavə Şəkil 5).

Sonra 2/3 təbəqədən 5-ci səviyyəyə qədər sinapslarda həyəcan ötürülməsinin dinamikasına sinaptik effektivliyin uzunmüddətli dəyişikliklərinin induksiyası ilə təsir edə biləcəyini araşdırdıq. Sinaptik effektivliyin uzunmüddətli dəyişiklikləri, sünbül vaxtına bağlı protokollar istifadə edərək intrakortikal həyəcan verici sinapslarda, əvvəldən və postsinaptik atəşin müvəqqəti nizamından asılı olaraq (potensasiya və ya depressiya) işarələnə bilər (Markram & Tsodyks, 1996 Sjostrom və s. 2001, 2003). Uzunmüddətli depressiyanın (LTD) əsasən neokorteksdə (Sjostrom) presinaptik mexanizmlərin vasitəçiliyi olduğu təsbit edildi. və s. 2003), LTD -nin induksiyasının 2/3 qatın 5 -ci sinaptik ötürülməsinin dinamik xüsusiyyətlərini modulyasiya edə biləcəyini araşdırdıq (Şəkil 8). Əvvəlki müşahidələri dəstəkləmək üçün biz müşahidə etdik ki, aşağı tezlikdə (0,2 Hz) oyandıqda 2/3 təbəqəsinin 5-ci təbəqəyə uEPSP amplitudasının uzunmüddətli dəyişməsi əlaməti sinapsdan əvvəl və postsinaptik fəaliyyət potensialının işə düşmə vaxtına həssasdır. induksiya müddəti (1 Hz nəzarətdə 260 fəaliyyət potensialı, postsinaptik fəaliyyət potensialının işə salınması ilə qoşalaşmamış presinaptik: induksiya protokolundan sonra 0,94 ºX000b1 0,06 əsas uEPSP amplitudası 34º1338 dəqiqə) n = 5 uzunmüddətli potensiasiya, presinaptik 10 ms-dən əvvəl postsinaptikdir: induksiyadan sonra 1,53 ± 0,22 28� dəqiqə P < 0,05 n = 5 LTD, postsinaptik presinaptikdən 10 ms əvvəl: 0.78 ± 0.07, 34 � induksiyadan sonra P < 0.05 n = 9 Şəkil 8A ). Stabil LTD nümayiş etdirən 2/3-dən 5-ci səviyyəyə qədər əlaqələrdə uzunmüddətli, mürəkkəb sünbüllü qatarlar zamanı sinaptik depressiyanın dəyişib-dəyişmədiyini araşdırdıq. LTD -nin qurulduğu neyronlarda, oxşar müddət ərzində qeydə alınmış və təsirə məruz qalan əlaqələrə nisbətən kompleks sünbül qatarından sonra sinaptik depressiyanın böyüklüyündə əhəmiyyətli bir azalma və sinaptik genişlənmədə artım tapdıq. postsinaptik atəşlə qoşalaşmamış eyni presinaptik induksiya protokolu (qatar zamanı depressiya, 1 Hz aktivliyin faizi: nəzarət, 4,4 ± 0,4% LTD, 24,5 ± 13,2% P < 0.005, Mann – Whitney U test artırma: nəzarət: 1.18 ± 0.11 LTD: 1.62 ± 0.10 P < 0.03, Mann –Witney U test nəzarəti: n = 5 LTD: n = 6 Şəkil 8BC ). LTD, buna görə də 2/3 qatının dinamikasını 5 -ci sinaptik ötürücüyə dəyişə bilər, aşağı tezlikdə ötürməni azaldır (Şəkil 8).A ), lakin yüksək tezlikli aktivasiya dövrlərində aşkar olan sinaptik depressiya dərəcəsinin azalması (şək. 8).BC ).

A, uzunmüddətli potensiya və depressiya (LTD) 2/3 təbəqədən 5-ci hissəyə qədər vahid EPSP amplitudası. Sıfır zamanda, sinapsdan əvvəl və postsinaptik fəaliyyət potensialının işə salınmasının cütləşmə protokolu tətbiq edildi (vaxt fərqi 10 ms 260 fəaliyyət potensialına nəzarət əlaqələri yalnız presinaptik atəş aldı). EPSP-lərin amplitudası hər bir əlaqədə induksiya dəyərlərinə qədər normallaşdırılmışdır. B, LTD (qırmızı) induksiyası, idarəetmə əlaqələrinə (qara) nisbətən kompleks sünbül qatarının (92 hərəkət potensialı orta tezlik, 47.6 Hz) təqdimatından sonra sinaptik depressiyanın dərəcəsini azaldıb və artımın böyüklüyünü artırdı. Mavi xətlər depressiyanın zaman kursuna eksponensial uyğundur. C, -də göstərilən toplanmış məlumatların məcmu paylanmaları B LTD -nin kompleks sünbül qatarından sonra sinaptik depressiyaya təsirini nümayiş etdirin.

2/3 təbəqədən 5-ci qata qədər sinaptik gücləndirmənin xüsusiyyətləri

Layihə 2/3-dən 5-ci sinaptik ötürülmənin dinamikasının bir xüsusiyyəti, yüksək tezlikli atəş nümunələrinin sona çatmasından sonra uEPSP-nin uzun müddət davam etməsi idi (Şəkil 4 və#x02013 7). Sinaptik artımın xüsusiyyətləri əvvəlki sünbül qatarı ilə əlaqəli idi (şək. 9). Mürəkkəb sünbül qatarı sakitlik dövrü ilə əvəz edilərsə, artım yox idi (n = 6 Şəkil 9AB yaşıl) və zaman kursu, sinaptik genişlənmənin böyüklüyünə deyil, sünbül qatarında hərəkət potensialının sayına görə təyin edildi (n = 9 Şəkil 9AB ). Artırmanın sinapsdan əvvəlki və ya postsinaptik mexanizmlə vasitəçi olub-olmadığını araşdırmaq üçün kompleks sünbül qatarından əvvəl və sonra 1 Hz-də səslənən 20 uEPSP-nin amplituda paylanmasını hər bir əlaqədə bir çox sınaqda təhlil etdik (paylamalardakı uEPSP-lərin orta sayı, 443 €). x000b1 38 n = 28 vahid əlaqə). Artırma, amplitüd paylamalarının standart sapmasının artması ilə müşayiət olunmayan ortalama uEPSP amplitüdünün əhəmiyyətli dərəcədə artması ilə əlaqələndirildi (nisbət amplitudu əvvəl/sonra, 1.35 ± 0.04 P < 0.0001 nisbəti standart sapma əvvəl/sonra, 1.08 ± 0.03 P > 0.05). Nəticə olaraq, kompleks sünbül qatarından əvvəl və sonra qeydə alınan orta uEPSP amplitüdünün nisbətini kvadrat dəyişkənlik əmsalının nisbətinə (CV 2) qarşı tərtib etdikdə, sinaptik genişlənmənin presinaptik lokusu ilə uyğun nəticələr əldə etdik (Faber & Korn , 1991) (r 2 = 0,45 əlaqəsiz ehtimal, P < 0,0001 Şəkil 9C ).

A, fəaliyyət potensialı atəşinin mürəkkəb qatarları aşağı tezlikli təbəqənin 2/3-dən qat 5-ə qədər sinaptik aktivliyin uzunmüddətli artımını yaradır. Artırmanın vaxt kursu ilə mürəkkəb sünbül qatarlarında fəaliyyət potensiallarının sayı arasında doymuş əlaqə mövcuddur (hər bir əlaqə üçün 1 Hz-də səslənən ilk 10 unitar EPSP-yə normallaşdırılmış amplituda davamlı xətlər orta dəyərləri göstərir və şaquli xətlər s.e.m. n = 9 əlaqə, göstərilən fəaliyyət potensialının sayı B kompleks sünbül qatarının hərəkət potensialının sayına aiddir). Mürəkkəb sünbül qatarı sakitlik dövrü (yaşıl) ilə əvəz edilərsə, artım yoxdur n = 6 əlaqə). B, artırmanın çürümə kinetikası fəaliyyət potensialının sayı ilə müəyyən edilir. 25 hərəkət potensialına (qara) cavab olaraq genişlənmənin sürətli, iki eksponensial çürüməsinə diqqət yetirin. C, artıma presinaptik (Pre) mexanizm vasitəçilik edir. Mürəkkəb sünbül qatından əvvəl və sonra qeydə alınmış uEPSP-lərin orta amplitüdünün və dəyişmə əmsalının kvadratının (CV 2) nisbətlərinin qrafiki (n = 28 əlaqə). Xətt xətti bir reqressiyanı təmsil edir (r 2 = 0,45 əlaqəsiz ehtimal, P < 0.0001).

Əvvəlki müşahidələr göstərmişdir ki, davamlı presinaptik fəaliyyət potensialının işə salınması dövrləri sinaptik ötürülmənin artmasına səbəb ola bilər (Swandulla və s. 1991 Delaney & Tank, 1994 Kamiya & Zucker, 1994 Atluri & Regehr, 1996 Habets & Borst, 2005). Bu mərkəzi və periferik sinapslarda böyümənin yüksələn terminal [Ca 2+] ilə müşayiət olunduğu aşkar edilmişdir.i kalsium şelatorlarına həssas ola bilər (Swandulla və s. 1991 Kamiya & Zucker, 1994 Atluri & Regehr, 1996, lakin bax Wojtowicz & Atwood, 1988 Tanabe & Kijima, 1989, 1992). Buna görə də, terminalın [Ca 2+] şelasiyasının olub olmadığını araşdırdıq.i presinaptik qeyd pipetindən kalsium şelatorlarının sərbəst yayılması ilə 2/3 qatın 5 -ci sinaptik ötürülməsinə təsir edərdi. Təəccübləndiyimiz kimi, kalsium şelatorlarının BAPTA (1 m m n = 5) və ya EGTA (1, 5 və ya 10 m m n = Sırasıyla 5, 14 və 6) bloklamadı, lakin idarəetmə əlaqələri ilə müqayisədə mürəkkəb sünbül qatarlarından sonra artırma gücünü əhəmiyyətli dərəcədə artırdı (ANOVA P < 0.01 hər qrup, Dunnett's post hoc sınaq Şəkil 10). Şelatorların böyümənin böyüklüyünə dair hərəkətləri, kompleks sünbül qatarı zamanı sinaptik depressiyanın konsentrasiyadan asılı azalması ilə müşayiət olundu, bu da kalsium şelatorlarının presinaptik terminallara çatdığını və ötürücü buraxılışını idarə etməkdə təsirli olduğunu göstərir. və s. 2001), lakin artırmaq deyil (şək. 10BC ).

A, fasiləsiz gərginlik qeydləri, 2/3 qatın 5 -ci birliyə bənzər EPSP -lərin artırılmasını göstərir (Vgöndər) kompleks sünbül qatarının yaranmasından sonra 1 Hz -də oyandı. Presinaptik təbəqə 2/3 piramidal neyron (Vəvvəl) EGTA (10 m m) olan bir pipetlə qeyd edildi. B, toplanmış məlumatlar, göstərilən presinaptik intrapipet məzmunu (nəzarət, n = 12 BAPTA 1 m m, n = 5 EGTA 10 m , n = 6). Qeyd edək ki, kalsium şelatorları kompleks sünbül qatarı zamanı sinaptik ötürülmə dinamikasını kəskin şəkildə dəyişdi. C, -də göstərilən toplanmış məlumatların məcmu paylanmaları B EGTA və BAPTA kalsium şelatorlarının kompleks sünbül qatarından sonra artım və depressiyaya təsirini nümayiş etdirin.


Nüvə təbabəti və molekulyar görüntüləmə

1.01.12.9.1 Sol mədəciyin funksiyasının radionuklid görüntüsü

Sol mədəciyin daralma funksiyası ümumiyyətlə əzələ daralması nəticəsində atılan qan həcminin bir hissəsi ilə ölçülür. Ürəyin üzərində olan Geiger-Müller boru detektorları ilə venadaxili inyeksiyadan sonra ən azı bir neçə dəqiqə qan hovuzunda qalan dövran edən radiotraserlərdən istifadə edərək sistoldan diastola qədər sayların sayındakı dəyişikliyi qeyd etmək mümkün oldu. Diastolda aşkar edilmiş emissiyaların sistolda olanlara nisbəti ürək funksiyasının ölçüsü kimi diaqnostik əhəmiyyət kəsb edən ejeksiyon fraksiyasını verdi. Bundan sonra, 1970-ci illərin əvvəllərində Anger kamerası və qan hovuzunda qalan 99m Tc etiketli insan albumini istifadə edərək, klinik əhəmiyyətə malik sol mədəciyin funksiyasının öyrənilməsi üsulları hazırlanmışdır (məsələn, Strauss et al., 1971). Qırmızı qan hüceyrələrinin etiketlənməsi (Eckelman et al., 1971) etibarlı kommersiya dəstləri vasitəsilə mövcud olduqda, ejeksiyon fraksiyasının ölçülməsi üsulları geniş yayıldı və çoxqapılı alınması klinik ürək funksiyası tədqiqatlarında növbəti yenilik oldu (Alpert et al., 1974). Qəzəb kamerasının görüntü məlumatları, xəstənin R dalğası və#x27-lərin EKQ-si tərəfindən tetiklenen bir neçə aralığa yığılmışdır. Bu strategiyanın köməyi ilə döyünən ürəyin video nümayişi anormal divar hərəkətinin diaqnozunu qoymağa imkan verdi. Ürək dövrünün tək görünüşlü təsvirindən çoxsaylı baxışlara, xüsusi kollimatorlara və nəhayət SPECT (Fəsil 1.03) və PET-ə keçid növbəti bir neçə il ərzində indi nüvə kardiologiyası kimi tanınana baş verdi. Hal -hazırda, ventrikulyar qan hovuzunun müayinəsi, mədəciyin daxili divarının konturundan sol mədəciyin həcminin təyin edildiyi miyokard əzələlərinin perfuziya tədqiqatlarının ikincisidir.


6. Son sözlər

Zamanla əlaqəli parametrlərin tonotopik paylanması və spiral qanqlion daxilində həyəcanlılığın monoton olmayan paylanması periferik eşitmə sisteminin məlum funksional təşkili ilə yaxşı uyğun gəlir. Bu parametrlər çoxsaylı ion kanalları tərəfindən idarə olunduğundan, onların hüceyrəyə xas ifadəsini təşkil etmək üçün mürəkkəb tənzimləyici mexanizmlər mövcud olmalıdır. Bu baxımdan BDNF və NT-3-ün əks fəaliyyətləri çoxlu məlumat verdi, lakin hələ çox iş görülməlidir, xüsusən də iki neyrotrofinin qradiyenti ilə istirahət edən membran potensialını təyin edən ion kanallarının paylanması ilə uyğunlaşdırılması. və potensial atəş üçün eşik gərginliyi.

Bununla birlikdə, bu araşdırmanın əvvəlində verilən sualın funksional olaraq uyğun bir cavabı olduğu aydındır - spiral qanqlionun neyronları eşitmə məlumatlarının kodlaşdırılmasına kömək edə biləcək elektrofizioloji ixtisaslara malikdir. in vivo. Kinetik xüsusiyyətlərin tonotopik ox boyunca sistematik olaraq dəyişdiyini inandırıcı şəkildə göstərmək üçün bir çox yanaşmalardan istifadə edilmişdir, neyronların həyəcanlanması ən həssas neyronların ən böyük həssaslıqla əlaqəli orta koklear bölgədə yerləşdiyi şəkildə paylanmışdır. Spiral ganglion neyronlarının endogen vaxtı və həssaslığının ikililiyi və tonotopik kontur boyunca özünəməxsus paylanmaları Şəkil 8 -də ümumiləşdirilmişdir. β-tubulinlə boyanmış spiral qanqlion neyronlarının (boz profillər) çoxluğu üzərində üst-üstə düşən orta apikal tezlik bölgəsində miqyaslı çubuqların daha aşağı intensivlik səviyyəsinə doğru uzanması və daha çox tənzimləmə ilə təsvir edilən heterojen və gücləndirilmiş həssaslıqdır. əyrilər. Eyni zamanda, tuning uclarını ayıran musiqi notu işarələri ilə ifadə olunan aşağı tezlikli bölgədən (solda) yüksək tezlik bölgəsinə (sağa) hamarca düzəldilən "yavaş" dan "sürətli" atəş xüsusiyyətlərinə doğru hamar bir irəliləyiş var. əyrilər. Spiral qanqlion neyronlarının mürəkkəb fenotipik tənzimlənməsi, şübhəsiz ki, eşitmə siqnalının kodlaşdırılmasında funksional rol oynayır və yeni klinik yanaşmalar tərtib edərkən diqqətlə nəzərdən keçirilməlidir.

Tonotopik xəritədə dəyişən spiral ganglion neyron fenotipik ixtisaslaşmaların iki parametri var. Neyron tənzimləmə əyrilərinin uclarında musiqi notlarının vaxtı ilə təmsil olunan birincisi, xətti gradientdə dəyişən eşiklərdə olan neyronların kinetik xüsusiyyətləridir. Arxa planda göstərilən nöronal qrupun (boz, anti-β-tubulin antikoru ilə boyanmış) və U şəkilli miqyaslı çubuğun forması ilə təmsil olunan ikincisi, monotonik olmayan neyron həssaslıqdır. Ən həssas neyronlar (orta apikal bölgədə qırmızı) yüksək istirahət membran potensialına və azaldılmış həddi gərginliklərə görə artan həyəcanlanma qabiliyyətinə malikdir.


Materiallar və metodlar

Dilim hazırlanması

Beyin dilimləri 35-50 yaşlarında olan kişi Sprague -Dawley siçovullarından hazırlanmışdır. Siçovullar izofluoran ilə anesteziya edildi və başları kəsildi və beyin dərhal çıxarıldı və 95% O ilə doldurulmuş buz kimi soyuq süni beyin onurğa mayesinə (ACSF) yerləşdirildi.2 və 5% CO2. Hippokampı parçaladıqdan sonra CA1 təbəqəsi dilimləmə bıçağına təxminən paralel yönəldilmiş, əl mikrometrindən və çəkisi ilə idarə olunan şaquli dilimləmə mexanizmindən ibarət dilimləmə aparatına yerləşdirildi. Dilimlər (500 mikron qalınlığında) hazırlanmış və sonra 95% O atmosferi olan nəmləndirilmiş bir otaqda saxlanılmışdır.2/5% CO2, ACSF qabına qoyulmuş bir kvadrat kağız üzərində dayanır. Dilimlər dilim hazırlanmasından 1-6 saat sonra istifadə olunur. Heyvanlar Stanford Universitetinin İnstitusional Heyvanlara Baxım və İstifadə Komitəsi tərəfindən təsdiq edilmiş protokollara uyğun olaraq işlənmişdir.

Ultrasəs

43 MHz və 50 W/sm 2-də davamlı dalğalı ultrasəs, toxumaların əvvəllər mədəni hüceyrələr üzərində apardığımız təcrübələr üçün istifadə etdiyimizə bənzər bir quruluş istifadə edərək beyin dilimlərinə tətbiq edildi (Prieto və digərləri, 2018) mikroskopu aşağı böyüdükdə parçalayır. Təcrübə kamerasının alt hissəsi Harrick plazma təmizləyicisi (Harrick Plasma) ilə plazma ilə işlənmiş 25 mikron polistirol filmi idi. Ultrasəs kameranın dibinə perpendikulyar olan səs şüası ilə aşağıdan (polistirol filmi vasitəsilə) ötürülürdü. 43 MHz tezlik çeviricisi, əvvəllər təsvir edildiyi kimi kalibr edilmiş, ENI 403LA (37 dB) gücləndiricisini (ENI) istifadə edərək həyəcanlandığı xüsusi hazırlanmış bir cihaz idi. Dönüştürücünün fokus həcmi təxminən 90 mikron diametrli, 500 mikron uzunluğunda və fokus məsafəsi ∼4.2 mm -dir. Quraşdırma Zeiss Axioskop-2 mikroskopundan (Zeiss Mikroskopları) səhnəyə əsaslanırdı, alt-mərhələli kondensatorun korpusu transduserin yerləşdirilməsi üçün dəyişdirilmişdir, beləliklə çeviricinin mövqeyini hizalamaq üçün idarəedicilərdən istifadə etməklə tənzimlənə bilərdi. kondensator və toxuma nümunəsinin çeviriciyə nisbətən mövqeyi mikroskop mərhələsi ilə tənzimlənə bilər. Transduser, silikon yağı ilə transduserin ucuna bərkidilmiş rezin O-halqa ilə yerində saxlanılan kiçik həcmli distillə edilmiş sudan istifadə edərək eksperimental kameranın altındakı polistirol filminə birləşdirildi. Dönüştürücünün fokus həcmi, boş kameranın altından yankı siqnalını maksimuma çatdırmaq üçün çeviricinin hündürlüyünü tənzimləyən nəbz əks-səda protokolu istifadə edərək z oxu boyunca hizalanmışdır. Diqqət kameraya kiçik həcmdə ACSF əlavə etməklə x-y müstəvisində düzəldildi, kameranın dibini örtmək üçün kifayət qədər az oldu, beləliklə kameranın dibinə nazik bir məhlul təbəqəsi yayıldı. Daha sonra 1 s uzunluğunda ultrasəs impulsları tətbiq olundu və transduserin fokusunda maye yığını qaldırıldı (məhlul və onun üstündəki hava arasındakı interfeysdə akustik dalğanın əks olunması nəticəsində yaranan radiasiya gücünə görə Duck, 1998 ). Daha sonra maye təpəsi xy müstəvisində parçalayıcı mikroskopun bir göz qapağında retikülün mərkəzinə düzüldü və kameraya əlavə ACSF və toxuma nümunəsi əlavə edildikdən sonra retikülün mərkəzi cismin bölgəsinə uyğunlaşdırıldı. patch-clamp qeyd üçün nəzərdə tutulmuş toxuma. Ultrasəs intensivliyi (50 Vt/sm 2) boş sahə üçün məkan pik, nəbz orta intensivliyidir. Ultrasəs tətbiqləri arasındakı interval ən az 12 s idi.

Elektrofiziologiya

Cari sıxac qeydləri Axon Instruments Axopatch ilə həyata keçirilən Şəkil S1-dəki ilkin təcrübələr istisna olmaqla, “Körpü” rejimində işləyən Axon Instruments Axoclamp-2B gücləndiricisi və pClamp proqramı ilə (Molekulyar Cihazlar) Digidata 1330A rəqəmsallaşdırıcısından istifadə etməklə həyata keçirilmişdir. 200B gücləndirici (Molekulyar Cihazlar). Yamaq sıxacının qeydi “kor-yamaq” yanaşmasından istifadə etməklə həyata keçirilmişdir (Blanton və başqaları, 1989 Malinow və Tsien, 1990 Castañeda-Castellanos və digərləri, 2006), burada qeyd pipetkası hipokampusun CA1 təbəqəsinin üstündə yerləşdirilmişdir. , aşağı böyüdükdə vizual olaraq təyin edildikdən sonra, pipetə müsbət təzyiq tətbiq edərkən və gərginlik sıxac rejimində pipet ucu müqavimətini izləyərkən yavaş-yavaş toxuma endirildi. Blind-patch yanaşmasında, adi vizual siqnallar olmadıqda, pipet ucunun neyronla mümkün təmasını göstərmək üçün uc müqavimətində kiçik bir azalma istifadə olunur. Tipik olaraq, dilimləmə proseduru zamanı zədələnmiş ola biləcək toxumaların səthindəki hüceyrələrə yamaq vurmamaq üçün mümkün olan hüceyrə təmasının ilk iki nümunəsi istifadə edilməmişdir. Gigaseals və sonrakı bütün hüceyrə qeyd konfiqurasiyası cari sıxac rejiminə keçməzdən əvvəl gərginlikli sıxac rejimində standart prosedurdan sonra əldə edilmişdir. Əksər eksperimentlərdə dilimlər Warner Instruments RC-22 dilim lövbəri (Harvard Bioscience) ilə yerində saxlanıldı, Şəkil S1-dəki təcrübələr və Şəkil 1 E-dəki bəzi təcrübələr dilim lövbəri olmadan həyata keçirildi. Dilim ankrajının ultrasəs reaksiyasına heç bir açıq təsiri qeyd edilməmişdir. Qeyd ərzində nəzarət edilən və kompensasiya edilən seriya müqaviməti 30 ilə 100 MΩ arasında idi. Təcrübələr üçün istifadə olunan bütün neyronlar, 2 saniyəlik addımlara cavab olaraq fərqli adaptiv atəş nümunələri ilə birmənalı olaraq piramidal hüceyrələr olaraq təyin edilə bilər. Cari qeydlər 10 kHz-də aşağı keçiddən süzülmüş və 100 kHz-də nümunə götürülmüşdür. Beyin dilimləri davamlı olaraq ACSF ilə perfuziya edildi (mM ilə: 119 NaCl, 2.5 KCl, 1.3 MgSO4, 2.5 CaCl2, 1 NaH2PO4, 26.2 NaHCO3və 11 qlükoza), 95% O ilə köpüklənmişdir2/5% CO2, ∼100-250 ml/saat. Daxili həll (mm) 126 K-qlükonat, 4 KCl, 10 HEPES, 4 Mg-ATP, 0.3 Na idi2-guanosin trifosfat, 10 Na-fosfokreatin, 10 saxaroza və 50 U/ml kreatin fosfokinaz (donuz), pH 7.2 (KOH). Bu daxili həll ATP-bərpası sistemini (fosfokreatin və kreatin fosfokinaz) ehtiva edir, çünki ultrasəsə reaksiyanın gücünün qeyri-sabit olduğunu, ATP-bərpası sistemi daxil edilmədikcə qeyd zamanı tədricən azaldığını aşkar etdik (Şəkil S2) . Na-fosfokreatin Abcamdan, kreatin fosfokinaz isə EMD Millipore-dan alındı. Bütün digər duzlar və kimyəvi maddələr ya Sigma-Aldrich və ya Thermo Fisher Scientific-dən alınmışdır (Şəkil 1 E-də göstərilən bəzi ilkin qeydlər üçün kreatin fosfokinaz daxili məhluldan və ya [mm-də ] 120 K-qlükonat, 40 HEPES, 5 MgCl2, 0.3 Na2-guanosin trifosfat və 2 Na2PH 7.2 [KOH] olan ATP istifadə edilmişdir. Şəkil S4-dəki təcrübələr üçün kreatin fosfokinaz da buraxılmışdır. Kreatin fosfokinaz olmadıqda zamanla ultrasəs reaksiyasının azalmasından başqa, fərqli daxili həlli olan qeydlərdə heç bir açıq fərqlilik qeyd edilməmişdir). Kreatin fosfokinaz məhlulun özlülüyünü artıraraq, gigaseals əldə etməyi çətinləşdirdiyinə görə, arxadan əvvəl pipetin ucuna (təxminən ilk 3 mm ucunu doldurmaq üçün kifayətdir) az miqdarda fermentsiz daxili məhlul əlavə edilmişdir. pipetin tərkibində ferment olan məhlulla doldurulması. Pipetlər qalın divarlı şüşədən çəkilmiş və 5 ilə 10 MΩ arasında müqavimət göstərmişdir. Qeydlər, yaxın fizioloji temperaturda (30 ° C) edilən Şəkil S4 -dəki təcrübələr istisna olmaqla, otaq temperaturunda (21-23 ° C) aparılmışdır. Bu təcrübələr üçün xarici məhlulun temperaturu SC-20 xətti qızdırıcısı/soyuducusu və bir termistoru (Warner Instruments) ilə təchiz edilmiş bir Warner Instruments CL-100 bipolyar temperatur tənzimləyicisi ilə tənzimlənmiş və izlənilmişdir. Xarici həll 35-37 ° C -ə qədər qızdırıldı və 95% O ilə köpükləndi2/5% CO2 və sonra qızdırıcının/soyuducudan keçir və hamam məhlulunda hədəf 30 ° C-ə çatmaq üçün soyudulur (Xarici həll oksigen gərginliyini itirməməsi və oksigenlə doymuş qazın qızdırılması səbəbindən qaz baloncuklarının əmələ gəlməməsi üçün qızdırılmaq əvəzinə soyudulur. həll).

Məlumatların təhlili

Mövcud qeydlər istifadəçi tərəfindən yazılmış prosedurlar ilə Igor Pro (Wavemetrics) -də təhlil edildi. Fəaliyyət potensialı həddi, hərəkət potensialının yüksələn mərhələsində gərginliyin ilk törəməsinin pik dəyərinin 4% -ə çatdığı nöqtə olaraq təyin edilmişdir. Bu kəmiyyət meyarının əvvəllər vizual olaraq müəyyən edilmiş fəaliyyət potensialı hədlərinə uyğun olduğu aşkar edilmişdi (Xaliq və Bean, 2010 Yamada-Hanff və Bean, 2015) və biz aşkar etdik ki, o, həddi vizual olaraq təsdiqləmək üçün faza planlarından istifadə edərək məlumatlarımızla da yaxşı işləyir. dəyər. Fəaliyyət potensialının hündürlüyü, hərəkət potensialı zirvəsi ilə hərəkət potensialı eşik gərginliyi arasındakı fərq olaraq təyin edilmişdir. Fəaliyyət potensialının eni bu şəkildə müəyyən edilmiş fəaliyyət potensialının hündürlüyünün 50%-də ölçüldü. Əməliyyat potensialı atışlarının eşik cari səviyyələri 10 pA artımlarla bir sıra cari addımlar əsasında hesablanmışdır. Tezlik-giriş (f-i) qrafikləri və fəaliyyət potensialı parametrləri (hündürlük, genişlik, gecikmə və aralıq intervalları) nəzarət və ultrasəs şəraiti üçün hər birinin ən azı üç sınaqının orta qiymətlərindən müəyyən edilmişdir. F-i sınaqları nəzarət və ultrasəs şərtləri üçün alternativ olaraq həyata keçirildi, birinci vəziyyət təsadüfi olaraq hüceyrə-hüceyrə olaraq dəyişdi.

Ultrasəsin membran istirahət potensialına və membran tutumuna təsirinin təhlili üçün orta izlər ən azı üç gərginlik izindən əldə edilmişdir. Statistik əhəmiyyəti qoşalaşmış və ya qoşalaşmamış iki quyruqlu Tələbədən istifadə edərək qiymətləndirilmişdir t testlər, P < 0.05 əhəmiyyətli kimi müəyyən edilmişdir. Statistik təhlil Microsoft Excel proqramında aparılmışdır.

Sonlu element simulyasiyaları

Sonlu element simulyasiyaları COMSOL-da (COMSOL Inc) həyata keçirilmişdir. Simulyasiya sahəsi radial simmetrik həndəsəyə malik idi və eksenel istiqamətdə 6 mm idi. Simulyasiya sahəsində dörd fərqli təbəqə var idi: aşağı bir su təbəqəsi (eksenel istiqamətdə 4.2 mm qalınlığında), sonra polistirol (25 mikron qalınlığında), sonra beyin toxuması (500 mikron qalınlığında). sonra suyun üst qatı (1,275 mm qalınlığında). Eksenel istiqamətdə simulyasiya sahəsinin eni 1 mm (akustik təzyiqin və qızdırmanın simulyasiyası üçün) və ya eksenel istiqamətdə 5 mm (mexaniki deformasiyanın simulyasiyası üçün) idi. Simulyasiya sahəsinin aşağı eksenel sərhədində 940 mikron diametrli 100 mikron yüksəklikdə bir yay, çeviricinin kvars lensini təmsil edirdi.

Radiasiya qüvvəsinə cavab olaraq akustik təzyiq, qızdırma və statik yerdəyişmə simulyasiyaları əvvəllər təsvir edildiyi kimi həyata keçirilmişdir (Prieto və digərləri, 2018). Radiasiya gücünə cavab olaraq dinamik toxuma yerdəyişməsinin simulyasiyası üçün beyin dilimi maye təbəqəsi tərəfindən yüklənmiş Young modulu, Poisson nisbəti və kəsmə özlülüyü ilə xarakterizə olunan sıxılmayan, xətti özlü elastik material kimi modelləşdirilmişdir (Calhoun et al., 2019). yuxarıda. Polistirol xətti elastik material kimi modelləşdirilmişdir, çünki bir sıra simulyasiyalarda polistirolun özlülüyünün toxuma yerdəyişməsinə heç bir təsiri olmadığını müəyyən etdik. Dinamik toxuma yerdəyişməsinin simulyasiyası üçün 0,1 ms zaman addımından istifadə edilmişdir. Simulyasiyada istifadə olunan su, polistirol və beyin toxuması üçün istifadə olunan material xassələri və bu dəyərlərin mənbələri Cədvəl 1-də verilmişdir. Mesh ölçüsü, sərhəd şərtləri və həlledici konfiqurasiyalar haqqında əlavə təfərrüatlar Prieto et al. (2018).

Əlavə onlayn material

Şəkil S1, müxtəlif potensiallı ultrasəsin təsir potensialının atəş tezliyinə təsirini göstərir. Şəkil S2 daxili məhlulda ATP bərpa edən sistem tərəfindən ultrasəsə cavabın stabilləşməsini göstərir. Şəkil S3, ultrasəsin təsir potensialının yüksəkliyinə təsirini təsvir edir. Şəkil S4 yaxın fizioloji temperaturda (30°C) ultrasəsin fəaliyyət potensialının işə salınmasına və dalğa formasına təsirini göstərir.


Giriş

Kiçik sinaptik vesiküllərdən kimyəvi nörotransmitterlərin sürətli ekzositozu, neyronlar arasında ünsiyyətin əsas əsasını təşkil edir. Əməliyyat potensialı depolarizasiyasının sinaptik terminalın ixtisaslaşdırılmış "aktiv zonası" (AZ) bölgələrindəki gərginlikli qapalı Ca 2+ kanallarını (VGCC) aktivləşdirdiyi və sonradan Ca 2+ ionlarının axını ilə sinaptik vesiküllərin birləşməsi üçün lokal tetikleyici olduğu bilinir. plazma membranı ilə (Llinas və digərləri, 1995). Qurbağanın sinir-əzələ qovşağının daxilindəki əksər sinapslarda və ayrı-ayrı aktiv zonalarda, vericinin sərbəst buraxılması aşağı ehtimalı olan stokastik bir hadisədir (Katz, 1969). Boşaltma prosesinin bu xarakterik xüsusiyyətinin normal beyin funksiyası üçün vacib olduğuna inanılır (Goda və Sudhof, 1997).

Əksər sinir terminallarında aktiv zonalar diametri lt0.5 μm olan kiçik diskə bənzər quruluşlara bölünür (Edwards, 1995). Bu kiçik ölçü, bir hərəkət potensialının sinir terminalını işğal etməsindən sonra 1 msn ərzində meydana gələn Ca 2+ axını ilə birlikdə Ca 2+ girişinin məkan bölgüsünü ətraflı öyrənməyi çətinləşdirir. Bu səbəblərdən, tək hərəkət potensialı zamanı Ca 2+ axını ilə əlaqədar bir çox təcrübə, bütün presinaptik terminallar üzərində birləşdirilmiş Ca 2+ -də vaxt və həcm ortalamalarını ölçmüşdür. Tək hərəkət potensialına cavab olaraq hüceyrədaxili Ca 2+ nisbətində sabit bir artım, siçovul kortikal neyron mədəniyyətlərində sinaptik yerlərdə (MacKenzie və digərləri, 1996) və siçovul serebellar dilimlərində presinaptik terminallarda (Forti və digərləri, 2000). Siçovulların üstün kollikulyar neyronlarında, ümumi Ca 2+ axınının böyüklüyü ilə bağlı sınaqlar keçirildikdə belə, ötürücünün sərbəst buraxılmasının, Ca 2+ girişinin aşağı axınında vericinin sərbəst buraxılmasında əhəmiyyətli bir dəyişkənlik mənbəyinin olduğunu göstərir. al., 1999). Tək hərəkət potensialından qaynaqlanan Ca 2+ keçicilərinin məkan miqyası, kalamar nəhəng sinapsında (Llinas və digərləri, 1992 Smith və digərləri, 1993), kərtənkələ motor sinir terminallarında (David və digərləri, 1997) tədqiqat üçün diqqət mərkəzində olmuşdur. ) və embrional qurbağa sinir -əzələ birləşmələri in vitro (DiGregorio və Vergara, 1997 DiGregorio et al., 1999). Bu tədqiqatlar Ca 2+ axınında məkan qradiyentlərini təyin etdi, lakin subaktiv zonanın həlli ilə Ca 2+ axınındakı heterojenliyi aşkar etməyin çətin olduğu preparatlarda bunu etdi. Əksinə bəzi dəlillərə baxmayaraq (Llinas et al., 1994 Freguelli and Malinow, 1996), bir çoxları hesab edir ki, fəaliyyət potensialı normal olaraq aktiv zonaların Ca 2+ ilə vahid su altında qalmasına gətirib çıxarır (Sudhof və Scheller, 2001) saytlar, mövcud Ca 2+ kanallarının 70-90% -i açıq olduğu üçün Ca 2+ domenlərinin üst -üstə düşməsi ilə tetiklenir (Borst və Sakmann, 1998 Bischofberger et al., 2002).

Yuxarıda təsvir edilən tədqiqatlar üçün istifadə edilən sinapslardan fərqli olaraq, yetkin qurbağanın motor sinir terminalında xətti cizgilər şəklində düzülmüş uzun bir sıra aktiv zonalar vardır (Heuser və s., 1974 Pumplin və digərləri, 1981 Pawson və digərləri, 1998) . Hər bir aktiv zona ∼1 μm uzunluğundadır, aktiv zonalar sinir terminalının uzunluğu boyunca nizamlı olaraq 1 μm fasilələrlə dəmir yolu əlaqələri kimi ayrılmışdır. Hər bir xətti aktiv zonanın içərisində gərginlikli qapalı Ca 2+ kanallarını ehtiva etdiyi, cüt paralel intramembranöz hissəciklərlə sıx əlaqəli olan 30 sinaptik veziküllər vardır (Pumplin və digərləri, 1981 Robitaille və digərləri, 1993). Bu işdə, tək hərəkət zamanı aktiv zona daxilində Ca 2+ axını saytlarının məkan paylanmasını araşdırmaq üçün böyüklər qurbağasının sinir-əzələ qovşağındakı aktiv zonaların ölçüsündən və struktur qaydasından, yüksək sürətli flüoresan görüntüləmə ilə birlikdə istifadə etdik. potensiallar.


Təşəkkürlər

Olaf S. Andersen redaktor olaraq çalışdı.

Faydalı müzakirələr üçün əsas tədqiqatçılara və Baccus, Butts-Pauly və Huguenard laboratoriyalarının üzvlərinə təşəkkür edirik. Əlyazmanı tənqidi oxuduqları üçün Mike Menz və Stephen Baccusa təşəkkür edirik. Hipokampal dilimlərin hazırlanmasında və qeyd edilməsində köməyə görə Marianna Kiraly, Dong Li və Jason Clark-a təşəkkür edirik. Plazma təmizləyicisini paylaşdığı üçün Stephen Boxer laboratoriyasına (Stenford Universiteti, Kimya Departamenti, Stanford, Kaliforniya) təşəkkür edirik.

Bu iş Milli Səhiyyə İnstitutu tərəfindən R01 EB019005 qrantı (M. Maduke və B. Xuri-Yakub üçün) və Milli Sağlamlıq İnstitutu tərəfindən İnnovativ Neyrotexnologiyaların İnkişafı (BRAIN) təşəbbüsü R01 NS11215 (M. Maduke və B. Xuri üçün) tərəfindən dəstəklənib. -Yakub) və Mathers Vəqfi (M. Maduke) və MH111768 (D. Madisona) ver.