Aplicação do ruído estocástico para avaliação da sensibilidade do Neuron do núcleo vestibular medial in vitro
Summary
A estimulação vestibular Galvanic nos seres humanos exibe melhorias na função vestibular. No entanto, não se sabe como esses efeitos ocorrem. Aqui, nós descrevemos como aplicar o ruído elétrico sinusoidal e estocástico e avaliar amplitudes apropriadas do estímulo em neurônios vestibular medial individuais do núcleo no rato C57BL/6.
Abstract
A estimulação vestibular Galvanic (GVS) foi mostrada para melhorar medidas do contrapeso nos indivíduos com contrapeso ou prejuízos vestibulares. Este é proposto para ser devido ao fenômeno da ressonância estocástica (SR), que é definido como a aplicação de um estímulo de baixo nível/sublimiar a um sistema não-linear para aumentar a deteção de sinais mais fracos. No entanto, ainda é desconhecido como o SR apresenta seus efeitos positivos sobre o equilíbrio humano. Esta é uma das primeiras manifestações dos efeitos do ruído sinusoidal e estocástico em neurônios individuais. Usando a electrofisiologia da braçadeira de remendo da todo-pilha, o ruído sinusoidal e estocástico pode ser aplicado diretamente aos neurônios individuais no núcleo vestibular medial (MVN) de C57Bl/6 ratos. Aqui nós demonstramos como determinar o limiar dos neurônios MVN, a fim de garantir que os estímulos sinusoidais e estocásticos são sublimiares e, a partir disso, determinar os efeitos que cada tipo de ruído tem sobre o ganho neuronal MVN. Nós mostramos que o ruído sinusoidal e estocástico do subthreshold pode modular a sensibilidade de neurônios individuais no MVN sem afetar taxas de acendimento basais.
Introduction
O sistema vestibular (ou equilíbrio) controla nosso senso de equilíbrio integrando informações auditivas, proprioceptivas, somatossensoriais e visuais. A degradação do sistema vestibular tem demonstrado ocorrer em função da idade e pode resultar em déficits de equilíbrio1,2. No entanto, as terapias direcionadas ao funcionamento do sistema vestibular são escassas.
A estimulação vestibular Galvanic (GVS) foi mostrada para melhorar medidas do contrapeso, funcionamento autonômico e outras modalidades sensoriais dentro dos seres humanos3,4,5,6. Estas melhorias são ditas devido ao fenômeno da ressonância estocástica (Sr), que é o aumento na detecção de sinais mais fracos em sistemas não-lineares através da aplicação do ruído do sublimiar7,8. Estes estudos mostraram melhorias nos testes estáticos de9,10 e11,12 dinâmicos e de saída vestibular, como o rolo de contador ocular (OCR)13. No entanto, muitos desses estudos utilizaram diferentes combinações de parâmetros de estímulo, como ruído branco9, ruído colorido13, diferentes faixas de frequência de estímulo e técnicas de limiarização. Conseqüentemente, os parâmetros óptimos do estímulo permanecem desconhecidos e este protocolo pode ajudar com determinar os parâmetros os mais eficazes. Além dos parâmetros de estímulo, o tipo de estímulo também é importante na eficácia terapêutica e experimental. O trabalho acima em humanos foi realizado por meio de estímulos de ruído elétrico, enquanto grande parte do trabalho animal in vivo utilizou estímulos de ruído mecânicos de14,15 ou optogenéticos16 . Este protocolo usará o ruído elétrico para examinar os efeitos em núcleos vestibulares.
Anteriormente, a aplicação de GVS para estimular aferentes vestibulares primários foi realizada in vivo em macacos-esquilo17, chinchilas18, embriões de frango15 e cobaias14. Entretanto, apenas dois desses estudos examinaram o efeito que o GVS tem sobre o ganho de aferentes vestibulares primários14,15. Esses experimentos foram realizados in vivo, o que significa que os padrões precisos de estimulação impostas aos núcleos vestibulares não podem ser determinados. A nosso conhecimento, somente um outro estudo aplicou o ruído estocástico aos neurônios enzymaticamente dissociados individuais no sistema nervoso central19. No entanto, não foram realizados experimentos nos núcleos vestibulares centrais para avaliar os parâmetros adequados de estímulo e as técnicas de limiarização, tornando este protocolo mais preciso na determinação dos efeitos do estímulo sobre os neurônios individuais dentro do vestibular Núcleos.
Aqui, nós descrevemos como aplicar o ruído sinusoidal e estocástico (elétrico) diretamente aos neurônios individuais no núcleo vestibular medial (MVN), determinar o limiar neuronal e medir mudanças no ganho/sensibilidade.
Protocol
Representative Results
Discussion
Os efeitos da estimulação vestibular Galvanica (GVS) no sistema vestibular têm sido destacados in vivo em humanos3,13,23, cobaias14, roedores18 e primatas não humanos24. Entretanto, nenhum desses estudos avaliou o impacto direto do ruído elétrico na sensibilidade dos neurônios individuais no sistema vestibular. Aqui nós Demonstramos a primeira aplica…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
A SPS foi apoiada pela bolsa de estudos de pós-graduação da Universidade de Sydney.
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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