इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल फील्ड रिकॉर्डिंग द्वारा इंटरलैमेलर हिप्पोकैम्पस सीए 1 में लंबी अवधि के Synaptic प्लास्टिक की जांच
Summary
हम रिकॉर्डिंग और उत्तेजना इलेक्ट्रोड में अनुदैर्घ्य हिप्पोकैम्पस मस्तिष्क स्लाइस और longitudinally तैनात रिकॉर्डिंग और उत्तेजना इलेक्ट्रोड vivo में पृष्ठीय हिप्पोकैम्पस में अतिरिक्त कोशिकीय पदों की क्षमता पैदा करने के लिए और प्रदर्शन किया दीर्घकालिक synaptic प्लास्टिक के साथ अनुदैर्घ्य interlamellar CA1.
Abstract
हिप्पोकैम्पस में synaptic प्लास्टिक के अध्ययन CA3-CA1 पटलिकीय नेटवर्क के उपयोग पर ध्यान केंद्रित किया है. अनुदैर्घ्य interlamellar CA1-CA1 नेटवर्क पर कम ध्यान दिया गया है। हाल ही में हालांकि, CA1-CA1 पिरामिड न्यूरॉन्स के बीच एक संसाहन संबंध दिखाया गया है. इसलिए, वहाँ की जांच करने की जरूरत है कि क्या हिप्पोकैम्पस के अनुदैर्घ्य interlamellar CA1-CA1 नेटवर्क synaptic plasticity का समर्थन करता है.
हम दोनों विवो में और इन विट्रो में इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल क्षेत्र रिकॉर्डिंग का उपयोग कर interlamellar हिप्पोकैम्पस CA1 नेटवर्क में लंबी अवधि के synaptic प्लास्टिक की उपस्थिति या अनुपस्थिति की जांच करने के लिए एक प्रोटोकॉल बनाया गया है। विवो extracellular क्षेत्र रिकॉर्डिंग में के लिए, रिकॉर्डिंग और उत्तेजना इलेक्ट्रोड एक अनुदैर्घ्य कोण पर पृष्ठीय हिप्पोकैम्पस के एक पट-टेम्पोरल अक्ष में रखा गया था, क्षेत्र उत्तेजक पदों ynaptic क्षमता पैदा करने के लिए. इन विट्रो एक्स्ट्रासेलुलर फील्ड रिकॉर्डिंग के लिए, हिप्पोकैम्पस अनुदैर्घ्य स्लाइस को पट-टेम्पोरल तल के समानांतर काट दिया गया था। रेकॉर्डिंग और उत्तेजना इलेक्ट्रोड को अनुदैर्घ्य अक्ष के साथ हिप्पोकैम्पस के स्तर ओरियन्स (एस.ओ)और स्तर रेडिएटम (एस.आर.) में रखा गया था। यह हमें उत्तेजक पदों की दिशात्मक और परत विशिष्टता की जांच करने के लिए सक्षम किया गया. पहले से ही स्थापित प्रोटोकॉल के लिए लंबी अवधि के potentiation (LTP) और दीर्घकालिक अवसाद (LTD) दोनों विवो में और इन विट्रो में प्रेरित करने के लिए इस्तेमाल किया गया. हमारे परिणामों का प्रदर्शन किया है कि अनुदैर्घ्य interlamellar CA1 नेटवर्क का समर्थन करता है एन-मेथिल-डी-एस्पार्टेट (NMDA) रिसेप्टर पर निर्भर दीर्घकालिक potentiation (LTP) कोई दिशात्मक या परत विशिष्टता के साथ. तथापि, अनुप्रस्थ पटलिकीय नेटवर्क के विपरीत अंतर-लामेलर नेटवर्क किसी भी महत्वपूर्ण दीर्घकालिक अवसाद (एलटीडी) के साथ उपस्थित नहीं था।
Introduction
हिप्पोकैम्पस का व्यापक रूप से संज्ञानात्मक अध्ययन1,2,3में प्रयोग किया जाता रहा है . अनुप्रस्थ अक्ष में हिप्पोकैम्पस पटलीय नेटवर्क त्रि-सिनैप्टिक परिपथ का रूप ले जाता है जो दंतिका gyrus, CA3, और CA1 क्षेत्रों से बना है। पटलीय नेटवर्क को समांतर तथा स्वतंत्र एकक4,5माना जाता है . इस लेमेलर दृष्टिकोण दोनों विवो में और हिप्पोकैम्पस के इन विट्रो इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल अध्ययन के लिए अनुप्रस्थ अभिविन्यास और अनुप्रस्थ स्लाइस के उपयोग को प्रभावित किया है। उभरते हुए अनुसंधान के प्रकाश में, लेमेलर परिकल्पना6 reevaluated किया जा रहा है और भी हिप्पोकैम्पस के interlamellar नेटवर्क पर ध्यान दिया जा रहा है. हिप्पोकैम्पस इंटरलामेलर नेटवर्क के संबंध में, CA3 क्षेत्र लंबे समय से 7 ,8,9,10कीजांचकी गई है , हालांकि अनुदैर्घ्य CA1 हिप्पोकैम्पस क्षेत्र प्राप्त हुआ है हाल ही में जब तक अपेक्षाकृत कम ध्यान. के संबंध में CA1 interlamellar नेटवर्क के संबंध में, चूहों के dorsoventral अनुदैर्घ्य हिप्पोकैम्पस CA1 अक्ष के साथ अल्पकालिक synaptic गुण11भिन्न करने के लिए दिखाया गया है. इसके अलावा, चरण और स्थान का जवाब देने वाले हिप्पोकैम्पस कोशिकाओं के गुच्छों को चूहों में हिप्पोकैम्पस के अनुदैर्घ्य अक्ष के साथ व्यवस्थित रूप से व्यवस्थित किया जाना पाया गया, जो अल्पकालिक स्मृति कार्य12से गुजर रहा था। इसके अलावा, मिर्गी जब्ती गतिविधियों को अनुदैर्घ्य अक्ष13के साथ पूरे हिप्पोकैम्पस के साथ सिंक्रनाइज़ किया गया।
लेकिन देशांतरीय सीए 1 हिप्पोकैम्पस क्षेत्र के अधिकांश अध्ययनों ने सीए 3 से सीए 3 क्षेत्रों11,14,15में इनपुट का उपयोग किया है . अनुदैर्घ्य मस्तिष्क स्लाइस बनाने के लिए एक अद्वितीय प्रोटोकॉल का उपयोग करना, हमारे पिछले काम अनुदैर्घ्य अक्ष के साथ CA1 पिरामिड न्यूरॉन्स के associational कनेक्टिविटी का प्रदर्शन किया और प्रभावी ढंग से न्यूरॉन संकेतन प्रभावी ढंग से16प्रक्रिया करने की क्षमता implicated . हालांकि, अनुप्रस्थ इनपुट के बिना अनुदैर्घ्य अक्ष के साथ CA1 पिरामिड न्यूरॉन्स दीर्घकालिक synaptic plasticity का समर्थन कर सकते हैं कि क्या यह निर्धारित करने के लिए एक की जरूरत है. यह निष्कर्ष हिप्पोकैम्पस से संबंधित स्नायविक मुद्दों की जांच में एक और कोण जोड़ सकता है।
न्यूरॉन्स की क्षमता सूचना हस्तांतरण की प्रभावकारिता अनुकूल करने के लिए synaptic plasticity के रूप में जाना जाता है. संलक्षणी प्लास्टिकता को संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं जैसे अधिगम और स्मृति17,18,19,20के लिए अंतर्निहित तंत्र के रूप में फंसाया जाता है . दीर्घकालिक synaptic plasticity या तो दीर्घकालिक potentiation के रूप में प्रदर्शन किया है (LTP), जो न्यूरॉन प्रतिक्रिया के मजबूत बनाने का प्रतिनिधित्व करता है, या दीर्घकालिक अवसाद (LTD), जो न्यूरॉन प्रतिक्रिया के कमजोर प्रतिनिधित्व करता है. हिपोकैम्पस के अनुप्रस्थ अक्ष में दीर्घकालिक synaptic plasticity का अध्ययन किया गया है. हालांकि, यह पहला अध्ययन CA1 पिरामिड न्यूरॉन्स के हिप्पोकैम्पस अनुदैर्घ्य अक्ष में लंबी अवधि के synaptic प्लास्टिक का प्रदर्शन करने के लिए है.
यांग एट अल 16 द्वाराइस्तेमाल किया एक प्रोटोकॉल से बिल्डिंग, हम प्रोटोकॉल डिजाइन करने के लिए CA1 पिरामिड न्यूरॉन्स के हिप्पोकैम्पस देशांतर अक्ष में LTP और लिमिटेड प्रदर्शित करते हैं. हम इन विट्रो प्रयोगों के लिए 5-9 सप्ताह पुराने और विवो प्रयोगों में 6-12 सप्ताह के बीच लेकर उम्र के साथ C57BL6 पुरुष चूहों का इस्तेमाल किया. इस विस्तृत लेख से पता चलता है कि कैसे चूहों से अनुदैर्घ्य हिप्पोकैम्पस मस्तिष्क स्लाइस इन विट्रो रिकॉर्डिंग के लिए प्राप्त किए गए थे और कैसे विवो रिकॉर्डिंग में अनुदैर्घ्य अक्ष में दर्ज किए गए थे। इन विट्रो रिकॉर्डिंग के लिए, हम हिप्पोकैम्पस के पट और लौकिक अंत को लक्षित करके अनुदैर्घ्य CA1 synaptic प्लास्टिक की दिशात्मक विशिष्टता की जांच की. हम भी स्तर oriens और हिप्पोकैम्पस के स्तर radiatum से रिकॉर्डिंग द्वारा अनुदैर्घ्य CA1 synaptic प्लास्टिक की परत विशिष्टता की जांच की. विवो रिकॉर्डिंग में के लिए, हम कोण है कि सबसे अच्छा हिप्पोकैम्पस की अनुदैर्घ्य दिशा के अनुरूप जांच की.
दोनों विवो में और इन विट्रो extracellular क्षेत्र रिकॉर्डिंग में का उपयोग करना, हमने देखा कि longitudinally जुड़ा CA1 पिरामिड न्यूरॉन्स LTP के साथ प्रस्तुत, नहीं लिमिटेड. दोनों CA3 और CA1 न्यूरॉन्स शामिल अनुप्रस्थ अभिविन्यास, तथापि, दोनों LTP और लिमिटेड का समर्थन करता है. अनुप्रस्थ और हिप्पोकैम्पस के अनुदैर्घ्य अभिविन्यास के बीच synaptic क्षमताओं में अंतर सट्टा उनके कार्यात्मक कनेक्टिविटी में मतभेद को दर्शाता सकता है. आगे प्रयोगों के लिए उनके synaptic क्षमताओं में मतभेद को समझने की जरूरत है.
Protocol
Representative Results
Discussion
प्रोटोकॉल विवो में दीर्घकालिक synaptic प्लास्टिक के रूप में के रूप में अच्छी तरह से विट्रो में हिप्पोकैम्पस के अनुदैर्घ्य CA1-CA1 अक्ष में मस्तिष्क स्लाइस से प्रेरित करने के लिए विधि को दर्शाता है. दिए गए चरणों…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम को इंचियोन नेशनल यूनिवर्सिटी (इंटरनेशनल कोऑपरेटिव) रिसर्च ग्रांट ने सपोर्ट किया। हम कुछ डेटा संग्रह के साथ सहायता करने के लिए सुश्री गोना चोई को धन्यवाद देना पसंद करेंगे।
Materials
| Atropine Sulphate salt monohydrate, ≥97% (TLC), crystalline | Sigma-Aldrich | 5908-99-6 | Stored in Dessicator |
| Axon Digidata 1550B | |||
| Calcium chloride | Sigma-Aldrich | 10035-04-8 | |
| Clampex 10.7 | |||
| D-(+)-Glucose ≥ 99.5% (GC) | Sigma-Aldrich | 50-99-7 | |
| Eyegel | Dechra | ||
| Isoflurane | RWD Life Sciences | R510-22 | |
| Magnesium chloride hexahydrate, BioXtra, ≥99.0% | Sigma-Aldrich | 7791-18-6 | |
| Matrix electrodes, Tungsten | FHC | 18305 | |
| Multiclamp 700B Amplifier | |||
| Potassium chloride, BioXtra, ≥99.0% | Sigma-Aldrich | 7447-40-7 | |
| Potassium phosphate monobasic anhydrous ≥99% | Sigma-Aldrich | 7778-77-0 | Stored in Dessicator |
| Pump | Longer precision pump Co., Ltd | T-S113&JY10-14 | |
| Silicone oil | Sigma-Aldrich | 63148-62-9 | |
| Sodium Bicarbonate, BioXtra, 99.5-100.5% | Sigma-Aldrich | 144-55-8 | |
| Sodium Chloride, BioXtra, ≥99.5% (AT) | Sigma-Aldrich | 7647-14-5 | |
| Sodium phosphate monobasic, powder | Sigma-Aldrich | 7558-80-7 | |
| Sucrose, ≥ 99.5% (GC) | Sigma-Aldrich | 57-50-1 | |
| Temperature controller | Warner Instruments | TC-324C | |
| Tungsten microelectrodes | FHC | 20843 | |
| Urethane, ≥99% | Sigma-Aldrich | 51-79-6 | |
| Vibratome | Leica | VT-1200S | |
| Water bath | Grant Instruments | SAP12 |
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