망막 생성 및 코르티코제네틸레이트 시냅스 기능의 전기 생리학적 조사
Summary
여기에서, 우리는 측방 geniculate 핵을 포함하는 급성 두뇌 조각의 준비를 위한 프로토콜 및 망막 생성 성 및 코르티코겐iculate 시냅스 기능의 전기 생리학적 조사를 제시합니다. 이 프로토콜은 동일한 급성 뇌 슬라이스에서 높은 방출 및 낮은 방출 확률로 시냅스를 연구하는 효율적인 방법을 제공합니다.
Abstract
측면 지네아루스 핵은 시각적 정보를 위한 첫 번째 릴레이 스테이션입니다. 이 thalamic 핵의 릴레이 뉴런은 망막 신경절 세포에서 입력을 통합하고 시각적 피질에 투영. 또한, 릴레이 뉴런은 피질에서 하향식 여기를 받습니다. 릴레이 뉴런에 대한 두 가지 주요 흥분제 입력은 여러 측면에서 다릅니다. 각 릴레이 뉴런은 많은 방출 부위가있는 큰 말단인 몇 가지 레티노 제니쿠레이트 시냅스로부터 입력을 받습니다. 이것은 비교적 강한 흥분에 의해 반영되고, 중계 뉴런은 망막 신경절 세포로부터 수신한다. 코르티코제닉시냅스는 대조적으로 방출 부위가 거의 없고 시냅스 강도가 약하여 더 간단합니다. 두 시 냅 스는 또한 그들의 시 냅 스 단기 가소성에서 다릅니다. Retinogeniculate 시 냅 스는 높은 릴리스 확률을 가지고 있으며, 결과적으로 단기 우울증을 표시. 대조적으로, 코르티코제닉시냅스는 낮은 방출 확률을 가지고 있다. 코르티코제네레이트 섬유는 측방 지네큘러 핵에 들어가기 전에 망상 탈라믹 핵을 통과합니다. 망상 탈라믹 핵의 다른 위치 (측면 geniculate 핵에서 rostrally) 및 광학 기관 (측면 geniculate 핵에서 벤트로-측면) 자극 코르 티 코 겐 iculate 또는 망막 시 냅 스를 별도로 허용 세포외 자극 전극. 이것은 측방 geniculate 핵을 동일 세포 모형에 충돌하는 아주 다른 속성을 가진 2개의 흥분성 시냅스가 동시에 공부될 수 있는 이상적인 두뇌 지역, 만드는. 여기서, 우리는 중계 뉴런으로부터의 기록을 조사하고 급성 뇌 슬라이스에서 망막생성 및 코르티코겐시냅스 기능에 대한 상세한 분석을 수행하는 방법을 설명한다. 이 문서는 측면 지네큘러 핵의 급성 뇌 슬라이스의 생성을 위한 단계별 프로토콜과 광학 관 및 코르티코겐섬유 섬유를 별도로 자극하여 릴레이 뉴런으로부터의 활성을 기록하는 단계를 포함합니다.
Introduction
측면 지네알 핵의 릴레이 뉴런은 시각적 인 피질에 시각적 정보를 통합하고 중계합니다. 이 뉴런은 중계 뉴런에 대한 주요 흥분 성 드라이브를 제공하는 망막 시냅스를 통해 신경절 세포에서 흥분성 입력을받습니다. 또한, 릴레이 뉴런은 코르티코겐시냅스를 통해 피질 뉴런으로부터 흥분성 입력을 받습니다. 더욱이, 릴레이 뉴런은 핵 망상 증액액의 국소 인터뉴런 및 GABAergic 뉴런으로부터 억제 입력을 수신1. 핵 망상 thalami는 시상과 피질 사이의 방패처럼 존재하여 피질에서 시상으로 투영되는 섬유와 반대 방향으로 는 핵 망상 탈라미 2를통과해야합니다.
망막 생성 입력 및 코르티코 제닉 입력은 뚜렷한 시냅스 속성을 표시3,4,5,6,7,8. 망혈구 입력은 여러 릴리스 사이트9,10큰 단자를 형성한다. 대조적으로, 코르티코제닉산성 입력은 단일 방출 사이트7을 가진 작은 단자를 표시합니다. 또한, 레티노제니쿠레이트 시냅스는 릴레이 뉴런에 대한 모든 시냅스의 5-10%만을 구성하고 있음에도 불구하고 릴레이뉴런의 작용 전위를 효율적으로 구동3,8,11. 코르티코제네레이트 시냅스는, 한편, 릴레이 뉴런의 막 전위를 조절함으로써 망막 광세포 전달의 조절제로서12,13.
뉴런을 릴레이하는 이 두 가지 주요 흥분성 입력도 기능적으로 다릅니다. 한 가지 눈에 띄는 차이점은 망막 광석 시냅스의 단기 우울증과 코르티코 겐 이시 냅 스 3,5,8의단기 촉진입니다. 단기 가소성은 시냅스가 몇 밀리초에서 몇 초 까지의 기간 내에 반복적으로 활성화될 때 시냅스 강도가 변하는 현상을 말합니다. 시냅스 방출 확률은 단기 가소성의 근본적인 중요한 요소입니다. 시냅스는 초기 방출 확률이 낮으며, presynapse에서 Ca2+의 축적으로 인한 단기 촉진을 표시하고 결과적으로 반복된 활성에 따라 방출 확률의 증가가 관찰됩니다. 대조적으로, 높은 방출 확률을 가진 시냅스는 일반적으로 준비-releasable 소포의 고갈때문에 단기 불경기를 표시합니다14. 또한, 후성 내피 수용체의 둔감은 일부 고방출 확률 시냅스8,15에서단기 가소성에 기여한다. α-아미노-3-하이드록시-5-메톡사졸프로피온산(AMPA) 수용체의 높은 방출 확률 및 둔감은 망염성 시냅스의 눈에 띄는 단기 우울증에 기여한다. 대조적으로, 낮은 방출 확률은 코르티코겐산 시냅스의 단기 촉진의 기초가 됩니다.
마우스에서, 광관은 척추 측질 부위로부터 등측 지네알 핵(dLGN)으로 진입하는 반면, 코르티코겐 섬유는 dLGN 로스트로벤터리로 들어간다. 두 입력 사이의 거리를 통해 동일한 셀에 충돌하는 두 개의 매우 다른 흥분성 입력의 개별 속성을 조사할 수 있습니다. 여기서, 우리는 망막 광염 및 코르티코겐산 섬유가 급성 뇌 슬라이스3에보존되는 이전에 설명한 해부 방법을 구축하고 개선합니다. 우리는, 그 때, 세포외 자극 전극을 가진 망막 성 질 및 코르티코겐화 섬유의 릴레이 뉴런및 자극의 전기 생리학 조사를 기술합니다. 마지막으로, 우리는 생체 시틴 및 후속 해부학 적 분석으로 릴레이 뉴런을 채우는 프로토콜을 제공합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
우리는 이전에 발표된 방법 3에기초하여 개선된 프로토콜을 설명하며, 이는 동일한 슬라이스로부터 의 회망생내가 나는 시냅스를 방출할 확률이 높고 낮은 확률을 조사할 수 있게 한다. 이 두 입력이 시각적 신호 전송을 조절하기 위해 서로 상호 작용하기 때문에 이것은 매우 중요합니다 : 망혈구 입력은 릴레이 뉴런의 주요 흥분성 드라이브인 반면 코르티코탈라믹 입력은 변조?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 독일 연구 재단 (DFG) 공동 연구 센터 내에서 (SFB) 1134 “기능 앙상블”(J.v.E. 및 X.C.) 및 연구 보조금 EN948/1-2 (J.v.E.)에 의해 투자되었습니다.
Materials
| Amplifier | HEKA Elektronik | EPC 10 USB Double patch clamp amplifier | |
| Biocytin | Sigma-Aldrich | B4261-250MG | |
| CaCl2 | EMSURE | 1.02382.1000 | |
| choline chloride | Sigma-Aldrich | C1879-1KG | |
| Confocal Laser Scanning Microscope | Leica Microsystems | TCS SP5 | |
| CsCl | EMSURE | 1.02038.0100 | |
| Cs-gluconate | Self-prepared | Since there was no commercial Cs-gluconate, we prepared it by ourselves | |
| D-600 | Sigma-Aldrich | M5644-50MG | methoxyverapamil hydrochloride |
| D-APV | Biotrend | BN0085-100 | NMDA-receptor antagonist |
| Digital camera for microscope | Olympus | XM10 | |
| EGTA | SERVA | 11290.02 | |
| Forene | Abbvie | 2594.00.00 | isoflurane |
| Glucose | Sigma-Aldrich | 49159-1KG | |
| HEPES | ROTH | 9105.2 | |
| High Current Stimulus Isolator | World Precision Instruments | A385 | |
| KCl | EMSURE | 1.04936.1000 | |
| MgCl2 | EMSURE | 1.05833.0250 | |
| Micromanipulators | Luigs & Neumann | SM7 | |
| Miroscope | Olympus | BX51 | |
| mounting medium | ThermoFisher Scientific | P36930 | Prolong Gold Invitrogen |
| NaCl | ROTH | 3957.1 | |
| NaH2PO4 | EMSURE | 1.06346.1000 | |
| NaHCO3 | EMSURE | 1.06329.1000 | |
| Pipette | Hilgenberg | 1807502 | |
| Puller | Sutter | P-1000 | |
| razor blade | Personna | 60-0138 | |
| Semiautomatic Vibratome | Leica Biosystems | VT1200S | |
| SR 95531 hydrobromide | Biotrend | AOB5680-10 | GABAA-receptor antagonist |
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