Pedunculopontine नाभिक न्यूरॉन्स में रिकॉर्डिंग गामा बैंड दोलन
Summary
pedunculopontine नाभिक (PPN) मस्तिष्क में स्थित है और इसकी न्यूरॉन्स ज़्यादा से ज़्यादा जागने और तेजी से आँख आंदोलन (REM) नींद मस्तिष्क राज्यों के दौरान सक्रिय रहे हैं। इस काम प्रयोगात्मक दृष्टिकोण PPN न्यूरॉन्स इन विट्रो गामा बैंड subthreshold झिल्ली दोलन में रिकॉर्ड करने के लिए वर्णन करता है।
Abstract
(; सीएल / पीएफ नाभिक जैसे, centrolateral / parafascicular) PPN से synaptic efferents कई intralaminar thalamic क्षेत्रों के neuronal गतिविधि मिलाना जाना जाता है। या तो PPN या विवो में सीएल / पीएफ नाभिक की सक्रियता के जानवर की उत्तेजना और cortical Electroencephalogram (ईईजी) में गामा बैंड गतिविधि में एक वेतन वृद्धि के लिए प्रेरित करने का वर्णन किया गया है। जालीदार सक्रिय प्रणाली में गामा बैंड दोलनों की पीढ़ी के लिए सेलुलर तंत्र (आरएएस) के न्यूरॉन्स अन्य दिमाग नाभिक में गामा बैंड दोलनों उत्पन्न करने के लिए पाए जाने वाले के रूप में ही हैं। PPN न्यूरॉन्स की वर्तमान दबाना रिकॉर्डिंग (9 से parasagittal स्लाइस से – 25 दिन पुरानी चूहों) के दौरान, वर्ग कदम depolarizing का उपयोग तेजी से वोल्टेज पर निर्भर पोटेशियम चैनल है कि -25 एम वी परे depolarized किया जा रहा से PPN न्यूरॉन्स रोका सक्रिय है।
इंजेक्शन 1 – 2 सेकंड लंबा वर्तमान रैंप depolarizing धीरे-धीरे depolarized PPN झिल्ली क्षमता resटिंग 0 एम वी के प्रति महत्व देता है। हालांकि, इंजेक्शन लगाने depolarizing वर्ग दालों कि रैंप द्वारा उत्पन्न दोलनों की तुलना आयाम में छोटे होने से पता चला झिल्ली क्षमता के गामा-बैंड दोलनों उत्पन्न। सभी प्रयोगों वोल्टेज gated सोडियम चैनल और तेजी से synaptic रिसेप्टर्स ब्लॉकर्स की उपस्थिति में प्रदर्शन किया गया। यह दिखाया गया है कि उच्च दहलीज वोल्टेज पर निर्भर कैल्शियम चैनल के सक्रियण PPN न्यूरॉन्स में गामा-बैंड oscillatory गतिविधि कायम करना। विशिष्ट पद्धति और औषधीय हस्तक्षेप यहाँ वर्णित हैं, आवश्यक उपकरण उपलब्ध कराने के लिए प्रेरित और इन विट्रो में PPN subthreshold गामा बैंड दोलन बनाए रखने के लिए।
Introduction
PPN नाभिक anatomically दुम mesencephalic tegmentum में शामिल है। PPN रास 1 के एक महत्वपूर्ण घटक है। PPN व्यवहार सक्रिय राज्यों के रखरखाव में भाग लेता है (यानी, जागने, रेम नींद) 2। – (40 हर्ट्ज 20) cortical ईईजी 3 में जबकि चूहे में द्विपक्षीय PPN घावों कम या रेम नींद 4 का सफाया विवो में PPN की बिजली की उत्तेजना तेजी से दोलन प्रेरित किया। PPN न्यूरॉन्स के बहुमत बीटा / गामा-बैंड आवृत्ति पर कार्रवाई क्षमता आग जबकि (20 – 80 हर्ट्ज), कुछ न्यूरॉन्स सहज गोलीबारी की कम दरों प्रस्तुत (<10 हर्ट्ज) 5। इसके अलावा, इस तरह के PPN प्रेरणा और ध्यान के रूप में 6 व्यवहार के अन्य पहलुओं में शामिल किया जा रहा है। प्रत्यक्ष उच्च आवृत्ति (40 – 60 हर्ट्ज) गहन निश्चेतना पशुओं में PPN नाभिक के 7 बिजली की उत्तेजना हरकत को बढ़ावा देने के कर सकते हैं। हाल के वर्षों में, गहरी मस्तिष्क उत्तेजना (डीबीएस) PPN के इधर-उधर पीड़ित रोगियों के इलाज के लिए इस्तेमाल किया गया हैमीटर चाल घाटे से जुड़े विकारों ऐसे पार्किंसंस रोग (पीडी) 8 के रूप में।
पिछली रिपोर्टों का प्रदर्शन किया है कि लगभग सभी PPN न्यूरॉन्स गामा बैंड आवृत्ति पर कार्रवाई क्षमता आग सकते हैं जब वर्ग वर्तमान दालों 9 का उपयोग depolarized। क्योंकि अप करने के लिए या -25 के तहत एम वी वर्ग दालों depolarizations दौरान वोल्टेज gated पोटेशियम चैनलों के कठोर सक्रियण की। एक परिणाम के रूप में, कोई मजबूत गामा दोलनों कार्रवाई क्षमता पीढ़ी tetrodotoxin 10 का उपयोग कर अवरुद्ध करने के बाद मनाया गया। एक ऐसी समस्या को बायपास करने के प्रयास में, 1 – 2 सेकंड लंबा वर्तमान रैंप depolarizing इस्तेमाल किया गया। रैंप धीरे-धीरे, 0 एम वी अप करने के लिए मूल्यों को आराम से झिल्ली क्षमता depolarized जबकि आंशिक रूप से वोल्टेज gated पोटेशियम चैनलों निष्क्रिय। साफ गामा बैंड झिल्ली दोलनों (यानी -25 एम वी और -0 एम वी) के बीच उच्च सीमा कैल्शियम चैनल की वोल्टेज निर्भरता खिड़की के भीतर स्पष्ट थे 10। अंत में, गामा बैंड गतिविधियोंTy PPN न्यूरॉन्स 9 में मनाया गया, और दोनों पी / क्यू और एन-प्रकार वोल्टेज gated कैल्शियम चैनल आदेश PPN 10 में गामा बैंड दोलनों उत्पन्न करने में सक्रिय होने की जरूरत है।
अध्ययन की एक श्रृंखला PPN न्यूरॉन्स में उच्च सीमा कैल्शियम चैनल के स्थान निर्धारित की। रंगों के संयोजन इंजेक्शन, ratiometric प्रतिदीप्ति इमेजिंग वोल्टेज gated कैल्शियम चैनल है कि अलग अलग dendrites में सक्रिय कर रहे हैं जब मौजूदा रैंप 11 का उपयोग depolarized के माध्यम से कैल्शियम यात्रियों दिखाया।
PPN न्यूरॉन्स के आंतरिक गुणों जागने और रेम नींद, इस प्रकार आरएएस और thalamocortical छोरों के बीच उच्च आवृत्ति oscillatory neuronal गतिविधि उत्प्रेरण के दौरान इन कोशिकाओं के एक साथ सक्रियण अनुमति देने के लिए सुझाव दिया गया है। इस तरह लंबे समय तक पहुँचने बातचीत एक मस्तिष्क राज्य मज़बूती से एक सतत आधार पर 12 हमारे आसपास की दुनिया का आकलन करने में सक्षम समर्थन करने के लिए माना जाता है। यहाँ, हम प्रयोग का वर्णनअल शर्तों आवश्यक पैदा करते हैं और इन विट्रो में PPN कोशिकाओं में गामा बैंड दोलन बनाए रखने के लिए। इस प्रोटोकॉल पहले से वर्णित नहीं किया गया है, और अन्य मस्तिष्क क्षेत्रों में गामा बैंड गतिविधि मध्यस्थता आंतरिक झिल्ली गुणों का अध्ययन करने के लिए समूहों की एक संख्या में मदद मिलेगी। इसके अलावा, मौजूदा कदम गलत निष्कर्ष है कि गामा बैंड गतिविधि इन कोशिकाओं में उत्पन्न नहीं किया जा सकता करने के लिए नेतृत्व कर सकते हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
PPN न्यूरॉन्स आंतरिक गुणों है कि उन्हें जानवरों है कि जाग या रेम नींद के दौरान, लेकिन धीमी गति से लहर नींद 2,3,5,13-17 के दौरान नहीं कर रहे हैं से इन विवो रिकॉर्डिंग के दौरान बीटा / गामा बैंड आवृत्तियों पर ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by core facilities of the Center for Translational Neuroscience supported by NIH award P20 GM103425 and P30 GM110702 to Dr. Garcia-Rill. This work was also supported by grants from FONCYT-Agencia Nacional de Promociòn Cientìfica y Tecnològica; BID 1728 OC.AR. PICT-2012-1769 and UBACYT 2014-2017 #20120130101305BA (to Dr. Urbano).
Materials
| Sucrose | Sigma-Aldrich | S8501 | C12H22O11, molecular weight = 342.30 |
| Sodium Bicarbonate | Sigma-Aldrich | S6014 | NaHCO3, molecular weight = 84.01 |
| Potassium Chloride | Sigma-Aldrich | P3911 | KCl, molecular weight = 74.55 |
| Magnesium Chloride Hexahydrate | Sigma-Aldrich | M9272 | MgCl2 · 6H2O, molecular weight = 203.30 |
| Calcium Chloride Dihydrate | Sigma-Aldrich | C3881 | CaCl2 · 2H2O, molecular weight =147.02 |
| D-(+)-Glucose | Sigma-Aldrich | G5767 | C6H12O6, molecular weight = 180.16 |
| L-Ascorbic Acid | Sigma-Aldrich | A5960 | C6H8O6, molecular weight =176.12 |
| Sodium Chloride | Acros Organics | 327300025 | NaCl, molecular weight = 58.44 |
| Potassium Gluconate | Sigma-Aldrich | G4500 | C6H11KO7, molecular weight = 234.25 |
| Phosphocreatine di(tris) salt | Sigma-Aldrich | P1937 | C4H10N3O5P · 2C4H11NO3, molecular weight = 453.38 |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | C8H18N2O4S, molecular weight = 238.30 |
| EGTA | Sigma-Aldrich | E0396 | [-CH2OCH2CH2N(CH2CO2H)2]2, molecular weight = 380.40 |
| Adenosine 5'-triphosphate magnesium salt | Sigma-Aldrich | A9187 | C10H16N5O13P3 · xMg2+, molecular weight = 507.18 |
| Guanosine 5'-triphosphate sodium salt hydrate | Sigma-Aldrich | G8877 | C10H16N5O14P3 · xNa+, molecular weight = 523.18 |
| Tetrodotoxin citrate | Alomone Labs | T-550 | C11H17N3O8, molecular weight = 319.27 |
| DL-2-Amino-5-Phosphonovaleric Acid | Sigma-Aldrich | A5282 | C5H12NO5P, molecular weight = 197.13 |
| CNQX disodium salt hydrate | Sigma-Aldrich | C239 | C9H2N4Na2O4 · xH2O, molecular weight = 276.12 |
| Strychnine | Sigma-Aldrich | S0532 | C21H22N2O2, molecular weight = 334.41 |
| Mecamylamine hydrochloride | Sigma-Aldrich | M9020 | C11H21N · HCl, molecular weight = 203.75 |
| Gabazine (SR-95531) | Sigma-Aldrich | S106 | C15H18BrN3O3, molecular weight = 368.23 |
| Ketamine hydrochloride | Mylan | 67457-001-00 | |
| Microscope | Nikon | Eclipse E600FN | |
| Micromanipulator | Sutter Instruments | ROE-200 | |
| Micromanipulator | Sutter Instruments | MPC-200 | |
| Amplifier | Molecular Devices | Multiclamp 700B | |
| A/D converter | Molecular Devices | Digidata 1440A | |
| Heater | Warner Instruments | TC-324B | |
| Pump | Cole-Parmer | Masterflex L/S 7519-20 | |
| Pump cartridge | Cole-Parmer | Masterflex 7519-85 | |
| Pipette puller | Sutter Instruments | P-97 | |
| Camera | Q-Imaging | RET-200R-F-M-12-C | |
| Vibratome | Leica Biosystems | Leica VT1200 S | |
| Refrigeration system | Vibratome Instruments | 900R | |
| Equipment | |||
| microscope | Nikon | Eclipse E600FN | |
| micromanipulator | Sutter Instruments | ROE-200 | |
| micromanipulator | Sutter Instruments | MPC-200 | |
| amplifier | Molecular Devices | Multiclamp 700B | |
| A/D converter | Molecular Devices | Digidata 1440A | |
| heater | Warner Instruments | TC-324B | |
| pump | Cole-Parmer | Masterflex L/S 7519-20 | |
| pump cartridge | Cole-Parmer | Masterflex 7519-85 | |
| pipette puller | Sutter Instruments | P-97 | |
| camera | Q-Imaging | RET-200R-F-M-12-C |
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