インビトロにおける中間前庭核感受性の評価のための確率的ノイズアプリケーション
Summary
ヒトにおけるガルバニック前庭刺激は、前庭機能の改善を示す。しかし、これらの効果がどのように起こるかは不明です。ここでは、C57BL/6マウスにおける個々の中間前庭核ニューロンにおける正弦波および確率的電気ノイズを適用し、適切な刺激振幅を評価する方法について述べた。
Abstract
ガルバニック前庭刺激 (GVS) バランスまたは前庭障害を持つ個人のバランス対策を改善することが示されています。.これは、弱い信号の検出を増加させるために、低レベル/サブ閾値刺激を非線形系に適用すると定義される確率共鳴(SR)現象に起因することが提案される。しかし、SRが人間のバランスにプラスの効果を示す方法はまだ不明です。これは、個々のニューロンに対する前音および確率的ノイズの影響の最初のデモンストレーションの一つです。全細胞パッチクランプ電気生理学を用いて、C57BL/6マウスの中間前庭核(MVN)の個々のニューロンに直接正弦波および確率的ノイズを適用することができる。ここでは、副弦神経および確率的刺激がサブしきい値であることを確認するためにMVNニューロンの閾値を決定する方法を示し、これから、各タイプのノイズがMVNニューロンゲインに及ぼす影響を決定する。我々は、サブ閾値の副弦性および確率的ノイズが基底発射速度に影響を与えることなくMVN内の個々のニューロンの感度を調節できることを示す。
Introduction
前庭(またはバランス)システムは、聴覚、プロプライサティブ、身体感覚および視覚情報を統合することによって、バランス感覚を制御します。前庭系の劣化は、年齢の関数として起こることが示されており、バランスの赤字1、2をもたらすことができます。しかし、前庭系の機能を標的とする治療法は乏しい。
ガルバニック前庭刺激(GVS)は、人間3、4、5、6内のバランス対策、自律機能および他の感覚モダリティを改善することが示されている。これらの改善は、サブ閾値ノイズ7、8の適用を介して非線形系における弱い信号の検出の増加である確率共鳴(SR)現象に起因すると言われている。これらの研究は、静的9、10および動的11、12バランス、および眼カウンタロール(OCR)13などの前庭出力試験の改善を示している。しかし、これらの研究の多くは、ホワイトノイズ9、着色ノイズ13、異なる刺激周波数範囲および閾値化技術などの刺激パラメータの異なる組み合わせを使用しています。したがって、最適な刺激パラメータは未知のままであり、このプロトコルは最も効果的なパラメータの決定に役立つ。刺激パラメータに加えて、刺激の種類は、治療および実験的有効性においても重要である。上記のヒトにおける作業は電気ノイズ刺激を用いて行われ、一方、生体内動物の作業の多くは、機械的14、15または光遺伝学的16ノイズ刺激を使用している。このプロトコルは、前庭核への影響を調べるために電気ノイズを使用します。
以前は、一次前庭アフェレントを刺激するGVSの適用は、リスサル17、チンチラ18、ニワトリ胚15およびモルモット14において生体内で行われていた。しかし、これらの研究のうちの2つだけが、GVSが一次前庭アフェレント14、15のゲインに及ぼす影響を調べた。これらの実験は、前庭核に課される刺激の正確なパターンが決定できないことを意味する生体内で行われた。我々の知るうう上、中枢神経系19の個々の酵素的に解離されたニューロンに確率的ノイズを適用したのは他の1つの研究のみである。しかし、中前庭核では適切な刺激パラメータと閾値化技術を評価する実験は行われておらず、このプロトコルは前庭内の個々のニューロンに対する刺激効果をより正確に決定する。核。
ここでは、中間前庭核(MVN)の個々のニューロンに正弦波および確率的(電気)ノイズを直接適用する方法を説明し、ニューロン閾値を決定し、ゲイン/感度の変化を測定する。
Protocol
Representative Results
Discussion
前庭系に対するガルバニック前庭刺激(GVS)の効果は、ヒト3、13、23、モルモット14、げっ歯類18および非ヒト霊長類24における生体内で強調されている。しかし、これらの研究のいずれも、前庭系における個々のニューロンの感度に対する電気ノイズの直接的な影響を評?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
SPSは、シドニー大学大学院研究奨学金によって支援されました.
Materials
| CaCl | Scharlau | CA01951000 | Used for ACSF and sACSF |
| D-(+)-Glucose | Sigma | G8270 | Used for ACSF and sACSF |
| EGTA | Sigma | E0396-25G | Used for K-based intracellular solution |
| HEPES | Sigma | H3375-25G | Used for K-based intracellular solution |
| KCl | Chem-supply | PA054-500G | Used for ACSF, sACSF and intracellular solution |
| K-gluconate | Sigma | P1847-100G | Used for K-based intracellular solution |
| Mg-ATP | Sigma | A9187-500MG | Used for K-based intracellular solution |
| MgCl | Chem-supply | MA00360500 | Used for ACSF and sACSF |
| Na3-GTP | Sigma | G8877-100MG | Used for K-based intracellular solution |
| NaCl | Chem-supply | SO02270500 | Use for ACSF and intracellular solution |
| NaH2PO4.2H2O | Ajax | AJA471-500G | Used for ACSF and sACSF |
| NaHCO3 | Sigma | S5761-1KG | Used for ACSF and sACSF |
| Sucrose | Chem-supply | SA030-500G | Used for sACSF |
| Isoflurane | Henry Schein | 1169567762 | Used for anaesthetising mice |
| EQUIPMENT | |||
| Borosilicate glass capillaries | Warner instruments | GC150T-7.5 | 1.5mm OD, 1.16mm ID, 7.5cm length |
| Data acquisition software | Axograph | Used for electrophysiology and analysis | |
| Friedmen-Pearson Rongeurs | World precision instruments | 14089 | Used for dissection |
| Micropipette puller | Narishige | PP-830 | Used for micropipette |
| Multiclamp amplifier | Axon instruments | 700B | Used for electrophysiology |
| pH meter | Sper scientific | 860033 | Used for internal solution |
| Standard pattern scissors | FST | 14028-10 | Used for dissection |
| Sutter micromanipulator | Sutter | MP-225/M | Used for electrophysiology |
| Upright microscope | Olympus | BX51WI | Used for electrophysiology |
| Vibratome | Leica | VT1200 | Used for slicing brain tissue |
Riferimenti
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