Hyperpolarizace-indukované AD usnadnění
Jsme první měří výskyt stručný hyperpolarizace z presynaptické buňky na synaptického přenosu. Páry monosynapticky Spojených neuronů CA3 byly zaznamenány v organotypických kulturách hippocampu potkanů po 8-10 dnech in vitro (DIV)21. Bylo zjištěno, že hyperpolarizující pre-puls 200-ms dodaný před presynaptickým hrotem zvyšuje synaptickou sílu o ∼20% (obr. 1a). Toto zvýšení bylo pozorováno při měření amplitudy nebo náboje postsynaptické odpovědi (Doplňkový obr. 1). V těchto experimentech byl presynaptický klidový potenciál -74±3 mV (n=10). H-ADF byla srovnatelná, když presynaptického hyperpolarizace činil -84 nebo -102 mV (respektive 124±8% versus 119±5%, n=10; Wilcoxonův test, P>0.1), což naznačuje, že presynaptická hyperpolarizace ∼10 mV je dostatečná k získání saturace h-ADF. h-ADF byla spojena se sníženou spárované-pulzní poměr (PPR, z 99±7 88±5%, n=12; Wilcoxonův test, P<0.05; Doplňující Obr. 1), což naznačuje, že je výsledkem presynaptického zvýšení uvolňování glutamátu.
(a) Usnadnění synaptického přenosu v CA3–CA3 připojení pomocí hyperpolarizing pre-pulse (200 ms trvání). Vlevo, schéma konfigurace záznamu. Střední, příklad facilitace produkovaný presynaptickým hyperpolarizačním pulsem (10 stop bylo zprůměrováno). Správně, shrnutí facilitace vyvolané presynaptickou hyperpolarizací rostoucí amplitudy. Všimněte si, že při zvýšení velikosti hyperpolarizačního předpulzu nebyla indukována žádná další facilitace. (b) h-ADF může být indukován krátkou presynaptickou hyperpolarizací. Vlevo, příklady nahrávání z dvojice připojen CA3 pyramidové neurony bez hyperpolarizace a 15, 50, 100 a 200 ms hyperpolarizace k -93 mV předtím, než spike. Správně, shrnutí facilitace vyvolané 15, 50, 100 a 200 ms (all Wilcoxonův test, P< 0.05, n=7). c) d – A h-ADF jsou koexpresovány při připojení CA3–CA3. Vlevo, reprezentativní příklad. Horní stopy, membránový potenciál presynaptického neuronu v kontrole (Černá), během d-ADF (červená), během h-ADF (modrá) a při kombinaci d – A h-ADF (Tmavě červená). Spodní stopy, postsynaptické odpovědi v každém případě v průměru přes 10 pokusů. Vpravo, skupinová data (Mann-Whitneyho test, n=16, pro d-ADF, 11 Pro h-ADF a 16 pro d – A h-ADF). Všimněte si postupného zvýšení přenosu při kombinaci d – A h-ADF.
200 ms dlouhá hyperpolarizace se ve fyziologickém kontextu pravděpodobně nevyskytuje. Proto jsme zkoumali časový průběh h-ADF pro kratší hyperpolarizace (15, 50, 100 a 200 ms). h-ADF byl pozorován pro všechny doby trvání hyperpolarizace testovány (15 ms: 111±3%, 50 ms: 116±4%, 100 ms: 109±4%, 200 ms: 120±6% Wilcoxonův, P<0.05 pro všechny doby trvání, n=7, Obr. 1b). Podle tohoto výsledku je h-ADF pravděpodobně indukován fyziologickou hyperpolarizací.
CA3 pyramidové neurony express depolarizace indukované AD usnadnění (d-ADF), který vyplývá z pomalé inaktivace Kv1.1 kanály (časová konstanta: 3.3 s)13. Zkoumali jsme tedy, zda byly d-i h-ADF vyjádřeny ve stejných spojích CA3-CA3. Presynaptického Ap byly spuštěny případně z klidového membránového potenciálu (-78 mV control), po dlouhé udržovací funkce depolarizace (10 s, -62.6 mV, d-ADF), po krátkém hyperpolarizace (200 ms, -96.1 mV, h-ADF), nebo po kombinaci dlouhá depolarizace a stručný hyperpolarizace (d – a h-ADF; Obr. 1c, vlevo). Ve skutečnosti kombinace obou forem ADF vytvořila ve stejných spojeních větší usnadnění (113±3%, n=16; obr. 1c), než že vyrábí odděleně pro každý protokol (d-ADF sám: 105±3%, n=16, h-ADF sám: 108±4%, n=11; Obr. 1c). Zejména, bylo zjištěno, že průměrné h – A d-ADF se sčítají lineárně, což naznačuje dva nezávislé molekulární mechanismy. Kromě toho byly D-A h-ADF měřené ve stejných párech pozitivně korelovány (Doplňkový obr. 1), což naznačuje, že některé synaptické spoje jsou více citlivé na AD zjednodušení, pravděpodobně proto, analogové šíření signálu po axonu závisí na vzdálenosti mezi somu a postsynaptického neuronu. Tato data ukazují, že h – A d-ADF koexistují v pyramidálních neuronech CA3 a že základní mechanismy budou pravděpodobně nezávislé.
h-ADF byl pozorován u mladých neuronů CA3 (DIV8-10 připravených z potkanů P5-P7), a tak by mohl vyplývat hlavně z nízké hustoty nebo nezralých vlastností napěťově řízených iontových kanálů. Proto jsme určili, zda byl h-ADF nalezen také ve zralých pyramidálních buňkách CA3. Spárované záznamy připojených neuronů CA3 byly získány v kulturách div24-DIV32. Krátká presynaptická hyperpolarizace (200 ms) významně zvýšila synaptickou sílu (104.2±1,1% n=25; Wilcoxon, P<0,01; Doplňkový obr. 2). h-ADF měřený ve zralých buňkách byl menší než u vyvíjejících se neuronů (Mann-Whitney, P<0,01; Doplňkový obr. 2). Proto jsme dospěli k závěru, že h-ADF je vývojově regulován v neuronech CA3 in vitro.
všechny záznamy byly získány s vysokým extracelulárním vápníkem (3 mM) pro optimalizaci synaptické síly. Za těchto podmínek je pravděpodobnost presynaptického uvolnění vysoká a presynaptická facilitace, jako je h-ADF, by mohla být podceňována. Proto jsme měřili h-ADF ve zralých neuronech CA3 (DIV24–DIV32) zaznamenaných fyziologickým extracelulárním vápníkem (1,3 mM)22. Za těchto podmínek bylo zjištěno, že h-ADF je kolem + 16,4% (Wilcoxon, P<0,01; Doplňkový obr. 2). Došli jsme k závěru, že h-ADF je silně exprimován ve zralých neuronech zaznamenaných ve fyziologickém extracelulárním vápníku.
h-ADF je vyvolané simulované IPSPs a oscilace
zkoumat roli h-ADF za téměř fyziologických podmínek, GABAA-jako vodivost byla zavedena v presynaptickém neuronu pomocí dynamické svorky (Obr. 2a, vlevo). V souladu s výsledky znázorněnými na obr. 1, APs předchází injekci IPSC-jako aktuální produkoval větší reakci v postsynaptickém neuronu ve srovnání s APs spustil z klidového membránového potenciálu (Wilcoxonův P<0.001, n=11). V souladu s presynaptické zvýšení glutamátu vydání, PPR byla snížena při simulované Gabaergní IPSPs předcházela APs (ze 121% v kontrolní 96%; Wilcoxonův P<0.05, n=7; data nejsou zobrazena). Zajímavé je, že velikost synaptické potenciace bylo zjištěno, že být závislá na velikosti simulované IPSP (R2=0.39, P<0.05), což naznačuje, že h-ADF je odstupňována mezi klidový membránový potenciál (-74 mV) a 10 mV hyperpolarizace (-84 mV; Obr. 2a, vpravo). Ve skutečnosti bylo zjištěno, že facilitační faktor v tomto rozmezí je 1, 8% na mV hyperpolarizace.
(a) presynaptické Ipsp indukují h-ADF. Vlevo, schematické znázornění systému použitého k injekci dynamického proudu napodobujícího Gabaergický vstup do presynaptického neuronu. Střední, příklady elektrofyziologické záznamy z připojeného pár CA3 neuronů v kontrolních podmínkách (černé stopy) a při simulované Gabaergní vstup je vstřikován do presynaptické buňky (modré stopy). Vpravo, bodový graf ukazující normalizovaný EPSP / C jako funkci špičkové hodnoty simulovaného presynaptického IPSP. Jasný lineární korelace byla pozorována (y=-1.8 x+101.8, Pearsonův R2=0.39, P<0.05, n=11). (b) H-ADF indukované během subthreshold oscill oscilace v CA3 neuronech. Vlevo, reprezentativní příklad. Presynaptické hroty jsou spouštěny v různých fázích během subtreshold oscilace membránového potenciálu při 4 Hz. Všimněte si, že usnadnění je pozorováno, když je hrot spuštěn během hyperpolarizovaných fází oscilace. Správně, kvantitativní údaje (n=8). Hvězdy: významné změny (Wilcoxon, P<0.05).
dále Jsme zkoumali modulaci synaptické síly během presynaptické membráně potenciál oscilace. Oscilace presynaptického membránového potenciálu při 4 Hz byla vytvořena vstřikováním sinusového proudu a jednotlivé presynaptické hroty byly vyvolány v různých fázích oscilace. Ve shodě s předchozími výsledky, h-ADF byl pozorován, když buňka vystřelil během hyperpolarizing fází kmitání (0 ms: 124.3±7%, 250 ms: 122±7%, Wilcoxonův P<0.05, n=8; Obr. 2b). V dalších fázích, synaptické síly je beze změny (56 ms: 112.2±6%, 163 ms: 95.8±5%, 211 ms: 110.5±6%, Wilcoxonův P>0.1, n=8). Zejména při depolarizaci není pozorován žádný d-ADF, protože jeho trvání je příliš krátké na to, aby inaktivovalo kanály Kv1.113. Došli jsme k závěru, že oscilace v rozmezí θ indukují h-ADF v neuronech CA3.
h-ADF je spojen se zvýšením amplitudy axonálního hrotu
dále jsme zkoumali mechanismy, které jsou základem h-ADF. Možným mechanismem pro h-ADF je modulace presynaptické amplitudy hrotu indukované hyperpolarizací. Proto jsme zkoumali důsledek hyperpolarizace na amplitudě hrotu měřené v axonu. Neurony CA3 byly naplněny Alexou 488 (50 µM)pro vizualizaci arborizace axonů a záznamy připojené k buňkám byly získány z axonu ve vzdálenostech mezi 60 a 240 µm (obr. 3a). Na somatické hyperpolarizace, amplituda axonální spike byl rozšířen (106±1% ovládání amplitudy, n=6, Wilcoxonův, P<0.05; Obr. 3b). Bylo však zjištěno, že velikost usnadnění axonálního hrotu klesá s axonální vzdáleností s prostorovou konstantou 212 µm (obr. 3b). Závěrem lze říci, že H-ADF v neuronech CA3 je spojen s lokálním zvýšením amplitudy hrotu v axonu.
(a) vlevo, konfokální obraz neuronu CA3 naplněného Alexou 488. Axon collateral (bílá šipka) je identifikován vlevo a zaznamenán v konfiguraci připojené k buňce. Jo, simultánní nahrávky od soma (nahoře) a axonu (dole), když špice je spuštěna od klidový membránový potenciál (černá) nebo z přechodové hyperpolarizing pre-pulse (modrá). (b) vlevo, porovnání amplitudy hrotu měřené v axonu vyvolaném (modrým) nebo bez (černým) hyperpolarizačním předpulzem. Všimněte si zvýšení amplitudy v axonu, když je hrot spuštěn z hyperpolarizačního předpulzu. Střední, kvantitativní analýza zvýšení amplitudy axonálního hrotu vyvolaného hyperpolarizací v šesti neuronech. Jo, bodový graf změny v axonální spike amplituda jako funkce axonální vzdálenost (exponenciální fit, y=11.6 e−x/212, r2=0.81).
Při whole-cell nahrávání z CA3 axonů je velmi obtížné v orgánových analýzách kultur, může být získána v L5 pyramidální neurony z akutní slices5,6. Proto jsme nejprve změřili, zda lze h-ADF pozorovat také u excitačních spojení L5-L5. Páry monosynapticky Spojených pyramidálních neuronů L5 byly zaznamenány v akutních řezech ze senzoricko-motorické kůry mladých potkanů (P14-P20). Stručný hyperpolarizace v soma (200 ms, 10-15 mV) z presynaptického neuronu bylo zjištěno, že zvýšení synaptické síly (109.6±2.3%, n=13, Wilcoxonův test, P<0.05; Obr. 4a).
(a) Spárované nahrávání synaptically připojen L5 pyramidální neurony. Střední, synaptická facilitace vytvořená krátkou presynaptickou hyperpolarizací (-20 mV; 200 ms). Epsc odpovídají průměrům nad 25 stop. Správně, h-ADF získaný ve 12 párech L5–L5. b) Duální záznamy soma-axonu v pyramidálních neuronech L5. Vlevo experimentální návrh ukazující dvojitý záznam ze soma a axonálního blebu pyramidálního neuronu L5. Střední záznam Soma-axonu v pyramidálních neuronech L5. Všimněte si, že krátká hyperpolarizace soma zvyšuje amplitudu hrotu v axonu, ale ne v soma. Vpravo nahoře, překročení AP měřeno v axonu jako funkce membránového potenciálu v buněčném těle, pro klidové (černé) nebo hyperpolarizované (modré) potenciály (n=6 stop pro každý případ). Vpravo dole, fázový graf axonálních hrotů evokovaných v klidu (černá) a po krátké hyperpolarizaci (modrá). Všimněte si zvýšené amplitudy po krátké hyperpolarizaci (šipka). Rychlost depolarizace je také zvýšena a práh hrotu je mírně hyperpolarizován.
potvrďte, že h-ADF v L5 pyramidální neurony byla spojena s axonální spike amplitudy zvyšují, současné celých buněk nahrávky z těla a cut-end axony (blebs), které byly získány (50-80 µm od soma) v L5 pyramidální neurony. Přechodné hyperpolarizace soma (přibližně -13 mV) zvýšená amplituda spike překročení v axonu, ale ne v soma (+5.5±1.5 versus -0.3±1.1 mV, n=5, Mann–Whitney, P<0.05; Obr. 4b). Rychlost depolarizace byla také rozšířená (od 251±59 289±56 mV ms−1, n=5) a spike práh byl hyperpolarized (z -35.7±5,2 na -38.8±4.3 mV, n=5). Dospěli jsme k závěru, že h-ADF v pyramidálních buňkách CA3 i L5 je spojen se zvýšením amplitudy hrotu měřené v axonu.
h-ADF je spojena se zvýšenou axonální vápníku signály
dále Jsme použili Ca2+ imaging určit důsledku hyperpolarizace-indukované zvýšení spike amplitudy v axonu. CA3 pyramidové neurony byly naplněny 50µM Alexa-594; 250 µM Fluo-4 a spike-evokované vápníku signály byly měřeny v domnělé boutons en passant na vzdálenosti v rozmezí mezi 150 a 250 µm od soma (Obr. 5a). Nedílnou spike-vyvolané Ca2+ přechodné byl vyšší při presynaptického spike byl vyvolán následující přechodné hyperpolarizace z ∼20 mV (126±10%, n=5; Obr. 5b). Došli jsme k závěru, že během h-ADF presynaptická hyperpolarizace zvyšuje jak amplitudu presynaptického hrotu, tak příliv Ca2+ indukovaný špičkou, což následně zvyšuje uvolňování glutamátu.
(a) stručný hyperpolarizing pre-pulse zvyšuje spike-vyvolané Ca2+ přechodné. Vlevo nahoře, experimentální design ukazující pyramidální neuron CA3 naplněný Alexa-594 a Fluo-4. Bílá krabička: oblast zvětšená vpravo, ukazující presynaptický bouton. Vpravo nahoře, stopy napětí zaznamenané v buněčném těle pyramidálního neuronu CA3. Vpravo dole, příklad fluorescenčních signálů zaznamenaných v presynaptickém boutonu. Přechodný Ca2+ vyvolaný bodcem byl zvýšen o ∼20%, když byl presynaptický bodec vyvolán po přechodné hyperpolarizaci. b) kvantitativní údaje (n=5).
Nav kanál inaktivace v axonu určuje h-ADF
zvýšená amplituda axonální spike během hyperpolarizace by mohl být v důsledku oživení Nav kanály z inaktivace. Pro potvrzení role inaktivace sodíkového kanálu v h-ADF jsme použili neuronový model dvou monosynapticky Spojených neuronů CA3. Poté jsme stanovili výskyt modifikující inaktivace sodíkových kanálů v axonu na h-ADF. Když poločas inaktivace axonální sodíkových kanálů byl stanoven na -80 mV (refs 18, 19), somatické hyperpolarizace zesílené špice amplituda, starosti spike-evokované vápníku aktuální a synaptického přenosu (Obr. 6a, vlevo). To je způsobeno obnovením Nav kanálů z inaktivace hyperpolarizací (obr. 6b, vlevo). K žádné změně však nedošlo, pokud byla polovina inaktivace axonálních sodíkových kanálů nastavena na -70 mV (obr. 6a, vpravo). V tomto druhém případě je podíl dostupných Nav kanálů již velmi vysoký při klidovém membránovém potenciálu, čímž vzniká AP plné amplitudy (obr. 6a, B, vpravo). Proto zotavení z inaktivace dále neovlivňuje amplitudu presynaptického hrotu. H-ADF v modelu je tedy způsoben obnovou Nav kanálů z inaktivace a zvyšuje se hyperpolarizací Nav poloviční inaktivace (obr. 6c).
(a) Simulované h-ADF v kontrolních podmínkách (V1/2 inaktivace=-80 mV pro axonální sodíkové kanály). Všimněte si zvýšené amplitudy hrotu. Nedostatek h-ADF, když je polovina inaktivace axonálního sodného kanálu depolarizována (V1 / 2=-70 mV). b) souhrn dostupnosti přípravku Navaxon s inaktivací V1 / 2=-80 mV nebo -70 mV. Všimněte si výrazného zvýšení s -80, ale ne -70 mV. c) velikost simulovaného h-ADF jako funkce V1 / 2 inaktivace Nav kanálů v axonu. Všimněte si zvýšení h-ADF vyvolané hyperpolarizací V1 / 2. (d) experimentální zvýšení inaktivace Nav pomocí CBZ zvyšuje velikost h-ADF. V kontrolním stavu (vlevo) toto spojení nevyjadřuje Žádný h-ADF. Když je přidán CBZ, h-ADF je nyní viditelný (vpravo). e) kvantitativní údaje pro 10 vyspělých připojení CA3-CA3 (DIV 24-32). Hvězda: Wilcoxon, P<0.05.
Navíc, použili jsme naše NEURON modelu simulovat axonální Nav-channel dostupnost během theta oscilace je obdobná jako na Obr. 2b. Nav programy bylo zjištěno, že inaktivace během depolarizace a obnovit během hyperpolarizace, vysvětluje EPSC modulace během kmitání (Doplňkový Obr. 4). Inaktivace je však rychlejší než zotavení během oscilace kvůli pomalejší kinetice Nav u depolarizovaných potenciálů (Doplňkový obr. 4). To vysvětluje, proč Epsc produkované při 163 ms nepředstavovaly Žádný h-ADF, i když hrot je emitován z mírně hyperpolarizovaného potenciálu (obr. 2b). Ve skutečnosti, v tomto bodě oscilace Nav kanály neměl dostatek času na zotavení z inaktivace(Doplňkový obr. 4).
celkově tyto výsledky podporují skutečnost, že h-ADF je způsoben obnovením Nav kanálů z inaktivace.
hustota Nav kanálu určuje sílu h-ADF
h-ADF závisí na dostupnosti sodíkových kanálů v axonu. Snížení hustoty Nav kanálů by tedy mělo ovlivnit h-ADF. Ve skutečnosti náš model ukázal, že snížení hustoty Nav kanálu na 70% kontrolního stavu zvýšilo h-ADF ze 130 na 180% (obr. 7a). Kritickým parametrem zde byl zisk presynaptického překročení hrotu, který závisí na aktivovatelné vodivosti Na (obr. 7b). Za kontrolních podmínek byla tato hodnota již vysoká a hyperpolarizace presynaptického prvku od -78 do -93 mV zvýšila amplitudu hrotu o 28%. Když byla hustota Nav snížena, stejná hyperpolarizace zvýšila amplitudu presynaptického AP o 42%.
(a) snížení hustoty Nav kanálu v modelu h-ADF. Za kontrolních podmínek (vlevo) činí h-ADF + 30%. Po snížení hustoty Nav kanálu (70% kontroly, vpravo) se h-ADF zvýší na + 80%. (b) modulace presynaptické amplitudy hrotu jako funkce aktivovatelné vodivosti Na. Za kontrolních podmínek hyperpolarizace od -78 do -93 mV jen mírně zvyšuje amplitudu hrotu (černá dvojitá šipka). Když je hustota Nav kanálu snížena, zvýšení amplitudy hrotu je zvýšeno o 20% (Světle modrá dvojitá šipka). (c) experimentální snížení hustoty Nav pomocí TTX. V kontrolním stavu (vlevo) toto spojení nevyjadřuje Žádný h-ADF. Když je přidána nízká koncentrace TTX, přenos je zachován a h-ADF je nyní viditelný (vpravo). d) kvantitativní údaje pro šest zralých připojení CA3-CA3 (DIV 20-32). Hvězda: Wilcoxon, P<0.05.
dále Jsme experimentálně ověřeny, že snížení Nav kanálu hustota zvýšila h-ADF v CA3 neurony. Proto jsme částečně zablokovali Nav kanály s nízkou koncentrací tetrodotoxinu (TTX) aplikovaného v lázni (15-25 nM). Při této koncentraci TTX blokuje ∼80% proudu Na+ , ale zachovává indukci rychlých špiček na + 24, 25. V přítomnosti TTX byla amplituda hrotu v soma snížena o 45±4% (n=9)a synaptický přenos při připojeních CA3-CA3 byl snížen o 55±8% (n=9; Doplňkový obr. 5). A co je nejdůležitější, snížení podílu aktivovatelný Nav kanály s 15-25 nM TTX bylo zjištěno, že výrazně zvýší h-ADF ve zralé neurony vyjádření č. h-ADF (od 103±3% v kontrolní 121±4% v přítomnosti TTX, n=6, Wilcoxonův P<0.05; Obr. 7c,d). Tato data proto potvrzují, že h-ADF v neuronech CA3 závisí na dostupnosti Nav kanálů.
kanály typu T Ca2+ jsou přítomny v axonu. Mohly by být aktivovány během hyperpolarizace-depolarizační sekvence používané k indukci h-ADF, a proto mohou představovat h-ADF. Nicméně, h-ADF bylo zjištěno, že zůstane stabilní v přítomnosti 100 nM mibefradil, T-typ blokátory (z 112.2±1,1% v ovládání 116.2±11.9% s mibefradil, n=3; údaje nejsou uvedeny), což naznačuje, že T-typu Ca2+ kanálů neúčastní h-ADF.
h-ADF podporuje sítě synchronizace
dále Jsme testovali důsledky h-ADF v síti synchronizace pomocí hipokampální síti modelu tvoří 80 pyramidální-jako excitační buňky (e-buňky) a 20 interneuron-jako inhibiční buňky (buněk), vzájemně propojeny (Obr. 8a; viz metody). e-a i-buňky byly napájeny stochastickým vstupem. Síť e-buněk se synchronizovala a oscilace v rozsahu Gama se objevily, když se zvýšila synaptická síla mezi e-buňkami (Doplňkový obr. 6). Tyto oscilace byly poháněny i-buňky: aktivace e-buňky, bylo zjištěno, že podporují aktivaci i-buněk, což zase umlčel celou síť (Doplňkový Obr. 6). Od h-ADF zvyšuje interpyramidal synaptickou sílu, když presynaptického spike předchází IPSP, h-ADF je dobrý kandidát na podporu těchto i-cele-řízené oscilace.
(a) schéma modelu sítě CA3. Síť se skládá z 80 e-buněk (bílé trojúhelníky) a 20 I-buněk (červené kruhy). Pyramidální buňky a interneurony byly napájeny stochastickým vstupem. Spojení mezi pyramidálními neurony (modré šipky) jsou jedinými spoji, ve kterých lze přidat h-ADF, protože h-ADF nebyl experimentálně testován v jiných spojeních. (b) pravidlo h-ADF při excitačních synapsích mezi pyramidálními neurony. Maximální 20% facilitace je aplikována podle membránového napětí měřeného 17 ms před hrotem. c) vliv pravidla h-ADF na synchronizaci sítě. Vlevo nahoře, rastergram zobrazující síťovou aktivitu v kontrolních podmínkách se synaptickou silou 2,8 ms. vlevo dole, reprezentativní stopa v e-buňce. Vpravo nahoře s pravidlem h-ADF (+20% h-ADF) se synchronizace zvýší. Vpravo dole, reprezentativní stopa v e-buňce. Všimněte si, že membránový potenciál překračuje hranici-73-mV mezi hroty (tečkované čáry). d) výkonové spektrum údajů zobrazených v c (synaptická síla 2,8 mS). Přidání pravidel h-ADF dramaticky zvyšuje síťovou synchronizaci kolem frekvence gama (29 Hz). e) koeficienty synchronizace vypočtené pro synaptické síly od 2 do 3.6. Začlenění h-ADF zvyšuje synchrony (modrá).
h-ADF pravidlo bylo začleněno do sítě zvýšením synaptické síly mezi e-buňky podle membránový potenciál měří 17 ms před spike. Ve skutečnosti byla synaptická síla zvýšena o 20%, pokud byl presynaptický potenciál nižší než -84 mV (obr. 8b). Toto pravidlo bylo přímo odvozeno z hodnot měřených experimentálně (viz obr. 1a a 2a). Pro e-cell-synaptické síly 2,8 mS, přidání h-ADF v síti výrazně lepší střelby frekvence a synchronizace přes e-buňky (Obr. 8c–e). Ve skutečnosti byl sklon k kmitání v rozsahu gama značně usnadněn, pokud byl h-ADF mezi e-buňkami účinný (obr. 8e). Zajímavé je, že v síti s inhibicí posunování (ECl=-73 mV namísto -80 mV v kontrolním stavu) pravidlo h-ADF nezlepšilo synchronizaci a nepodporovalo kmity gama (Doplňkový obr. 6). Nicméně, jak h-ADF zvyšuje synaptickou sílu mezi e-buňkami, jeho synchronizační účinek by mohl být jednoduše způsoben zvýšením rychlosti špice sítě. Abychom zvýšili rychlost hrotu bez ovlivnění synaptické síly, rozhodli jsme se fixovat sílu mezi e-buňkami na 2,5 mS a zvýšit frekvenci externího pohonu e-buněk ze 6 na 20 Hz. Vynesli jsme součinitel synchronizace versus rychlost špice sítě. I když synchronnost ukázal být lineárně koreluje špice sazba, h-ADF zvýšil koeficient synchronizace pro daný spike sazby v 4-14 Hz rozsah (Doplňkový Obr. 6). To ukázalo, že pro nízkou rychlost špice zvyšuje h-ADF synchronizaci nezávisle na střední aktivitě sítě. Závěrem lze říci, že v našem modelu H-ADF zvyšuje synchronizaci sítě a podporuje oscilace propojením interpyramidové synaptické síly s aktivitou interneuronů.