Hyperpolarization-indukált HIRDETÉS elősegítése
az első mért az előfordulási gyakorisága a rövid hyperpolarization a preszinaptikus sejt a szinaptikus átvitel. A patkány hippocampus organotípusos kultúráiban monoszinaptikusan összekapcsolt CA3 neuronok párjait 8-10 napos in vitro (DIV)21 után jegyezték fel. A preszinaptikus tüske előtt szállított 200 ms-os hiperpolarizáló pre-pulzus 20% – kal növelte a szinaptikus erőt (ábra. 1a). Ezt a növekedést figyelték meg a posztszinaptikus válasz amplitúdójának vagy töltésének mérésekor(kiegészítő ábra. 1). Ezekben a kísérletekben a preszinaptikus nyugalmi potenciál -74±3 mV (n=10) volt. A H-ADF hasonló volt, amikor a preszinaptikus hiperpolarizáció -84 vagy -102 mV volt (sorrendben 124±8%, szemben a 119±5% – kal, n=10; Wilcoxon teszt p>0. 1), ami arra utal, hogy a ∼10 mV preszinaptikus hiperpolarizáció elegendő a H-ADF telítődéséhez. a H-ADF-et csökkent párosított impulzusaránnyal társították (PPR, 99±7-ről 88±5% – ra, n=12; Wilcoxon teszt p<0, 05; kiegészítő ábra. 1), ami azt jelzi, hogy a glutamát felszabadulásának preszinaptikus növekedése következik be.
(a) A CA3–CA3 kapcsolatok szinaptikus átvitelének elősegítése hiperpolarizáló előimpulzussal (200 ms időtartam). Balra, a felvételi konfiguráció vázlata. Középső példa a preszinaptikus hiperpolarizáló impulzus által előidézett megkönnyítésre (10 nyomot átlagoltak). Igaz, a növekvő amplitúdó preszinaptikus hiperpolarizációja által kiváltott könnyítés összefoglalása. Vegye figyelembe, hogy a hiperpolarizáló pre-pulzus nagyságának növelésekor nem indukáltak további könnyítést. b) a H-ADF rövid preszinaptikus hiperpolarizációval indukálható. Balra, példák felvétel egy pár csatlakoztatott CA3 piramis neuronok nélkül hiperpolarizáció és 15, 50, 100 és 200 ms hiperpolarizáció -93 mV előtt a tüske. Igaz, a 15, 50, 100 és 200 ms által kiváltott könnyítés összefoglalása (all Wilcoxon test, p<0, 05, n=7). c) A D-és h–ADF coexpresszálása CA3-CA3 kapcsolatokon történik. Balra, reprezentatív példa. Felső nyomok, a preszinaptikus neuron membránpotenciálja a kontrollban (fekete), A d-ADF (piros), a h-ADF (kék) és a d – és h-ADF kombináció során (sötétvörös). Alsó nyomok, posztszinaptikus válaszok minden esetben átlagoltak 10 vizsgálatok. Igaz, csoportadatok(Mann-Whitney-teszt, n=16, A d-ADF esetében, a h – ADF esetében 11, A d-és h-ADF esetében 16). A D – és h-ADF kombinálásakor vegye figyelembe a transzmisszió fokozatos növekedését.
a 200 ms-os hosszú hiperpolarizáció nem valószínű, hogy fiziológiai összefüggésben fordul elő. Ezért a rövidebb hiperpolarizációk (15, 50, 100 és 200 ms) h-ADF időfolyamát vizsgáltuk. h-ADF-et figyeltek meg a vizsgált hiperpolarizáció összes időtartamára (15 ms: 111±3%, 50 ms: 116±4%, 100 ms: 109±4%, 200 ms: 120±6% Wilcoxon, P<0,05 minden időtartam esetén, n=7, ábra. 1b). Ennek az eredménynek megfelelően a H-ADF-et valószínűleg fiziológiai hiperpolarizáció indukálja.
CA3 a piramis neuronok depolarizáció által indukált AD-könnyítést (d-ADF) fejeznek ki, amely a Kv1.1 csatornák lassú inaktiválásából származik (időállandó: 3,3 s)13. Így megvizsgáltuk, hogy mind a d -, mind a h-ADF–et ugyanabban a CA3-CA3-csatlakozásban fejeztük-e ki. A preszinaptikus Ap-ket a nyugalmi membránpotenciálból (-78 mV kontroll) váltották ki egy hosszú subthreshold depolarizáció (10 s, -62,6 mV, d-ADF) után, egy rövid hiperpolarizáció (200 ms, -96,1 mV, h – ADF) után, vagy egy hosszú depolarizáció és egy rövid hiperpolarizáció (d-és h-ADF; ábra. 1C, balra). Valójában az ADF két formájának kombinációja ugyanabban a csatlakozásban nagyobb könnyítést eredményezett (113±3%, n=16; ábra. 1C), mint az egyes protokollok által külön előállított (d-ADF önmagában: 105±3%, n=16, h-ADF önmagában: 108±4%, n=11; ábra. 1c). Nevezetesen, átlagosan H – és d-ADF találtak össze lineárisan, ami arra utal, két független molekuláris mechanizmusok. Ezenkívül az azonos párokban mért d – és h-ADF pozitív korrelációt mutatott (kiegészítő ábra. 1), ami arra utal, hogy egyes szinaptikus kapcsolatok hajlamosabbak az AD megkönnyítésére, valószínűleg azért, mert az analóg jel terjedése az axon mentén a soma és a preszinaptikus terminálok közötti távolságtól függ. Ezek az adatok azt mutatják, hogy a h – és d-ADF együtt létezik a CA3 piramis neuronokban, és hogy a mögöttes mechanizmusok valószínűleg függetlenek.
h-ADF–et figyeltek meg fiatal CA3 neuronokban (P5–P7 patkányokból készített DIV8-10), így ez elsősorban a feszültség-kapált ioncsatornák alacsony sűrűségéből vagy éretlen tulajdonságaiból származhat. Ezért meghatároztuk, hogy h-ADF-et találtak-e Érett CA3 piramissejtekben is. A kapcsolt CA3 neuronok párosított felvételeit DIV24–DIV32 szelet kultúrákban szerezték be. Rövid preszinaptikus hiperpolarizáció (200 ms) jelentősen növelte a szinaptikus erőt (104.2±1,1% n=25; Wilcoxon, p <0,01; kiegészítő ábra. 2). h-ADF-ben mért érett sejtek kisebb volt a mért fejlődő idegsejtek (Mann–Whitney, P<0.01; Kiegészítő Ábra. 2). Ezért arra a következtetésre jutunk, hogy a H-ADF-et in vitro a CA3 neuronokban fejleszthetően szabályozzák.
az összes felvételt nagy extracelluláris kalciummal (3 mM) nyerték a szinaptikus szilárdság optimalizálása érdekében. Ilyen körülmények között a preszinaptikus felszabadulás valószínűsége magas, és a preszinaptikus könnyítést, például a h-ADF-et alábecsülhetjük. Ezért a H-ADF–et Érett CA3 neuronokban (DIV24-DIV32) mértük, fiziológiás extracelluláris kalciummal (1,3 mM)22. Ilyen körülmények között a H-ADF körülbelül +16, 4% (Wilcoxon, p<0, 01; kiegészítő ábra. 2). Arra a következtetésre jutunk, hogy a H-ADF erősen kifejeződik az érett neuronokban, amelyeket fiziológiás extracelluláris kalciumban rögzítenek.
A H-ADF-et szimulált Ipsp-k és oszcillációk indukálják
a H-ADF közel fiziológiai körülmények közötti szerepének vizsgálatára a preszinaptikus neuronban GABAA-szerű vezetőképességet vezettek be dinamikus bilincs segítségével (ábra. 2A, balra). Egyetértésben az ábrán látható eredményekkel. 1, az iPSC-szerű áram befecskendezése előtti APs nagyobb választ adott a posztszinaptikus neuronban, mint a nyugalmi membránpotenciálból kiváltott APs (Wilcoxon P<0, 001, n=11). A glutamát felszabadulásának preszinaptikus emelkedésével összhangban a PPR csökkent, amikor a szimulált GABAerg Ipsp-k megelőzték az APs-t (121% – ról 96% – ra; Wilcoxon P<0,05, n=7; Az adatok nem jelennek meg). Érdekes módon a szinaptikus potenciál nagysága a szimulált IPSP méretétől függött (R2=0,39, P<0,05), jelezve, hogy a H-ADF-et a nyugalmi membránpotenciál (-74 mV) és a 10 mV hiperpolarizáció (-84 mV; ábra. 2A, jobb). Valójában ebben a tartományban a könnyítési tényező 1,8% volt a hiperpolarizáció mV-jén.
(a) preszinaptikus Ipsp-k indukálják a h-ADF-et. Bal, sematikus ábrázolása a rendszer használt beadni egy dinamikus áram utánzó GABAerg bemenet a preszinaptikus neuron. Középpont, példák elektrofiziológiai felvételekre egy kapcsolt CA3 neuronpárból kontroll körülmények között (fekete nyomok), és amikor szimulált GABAerg bemenetet injektálnak a preszinaptikus sejtbe (kék nyomok). Jobb, scatter telek mutatja a normalizált EPSP / C függvényében a csúcsérték a szimulált preszinaptikus IPSP. Egyértelmű lineáris korrelációt figyeltek meg (y=-1, 8 x+101, 8, Pearson R2=0, 39, P<0, 05, n=11). b) H-ADF indukált subthreshold θ oszcilláció során CA3 neuronokban. Balra, reprezentatív példa. A preszinaptikus tüskék különböző fázisokban aktiválódnak a membránpotenciál 4 Hz-es szubreshold oszcillációja során. Vegye figyelembe, hogy megkönnyítés figyelhető meg, amikor a tüske az oszcilláció hiperpolarizált fázisai során aktiválódik. Igaz, mennyiségi adatok (n = 8). Csillagok: jelentős változások (Wilcoxon, p<0.05).
ezután megvizsgáltuk a szinaptikus erő modulációját a preszinaptikus membránpotenciál oszcilláció során. A 4 Hz-es preszinaptikus membránpotenciál oszcillációját szinuszos áram befecskendezésével hozták létre, az oszcilláció különböző fázisaiban pedig egyetlen preszinaptikus tüskét idéztek elő. A korábbi eredményekkel összhangban h-ADF-et figyeltek meg, amikor a sejt az oszcilláció hiperpolarizáló fázisai során tüzelt (0 ms: 124,3±7%, 250 ms: 122±7%, Wilcoxon P<0,05, n=8; ábra. 2b). Más fázisokban a szinaptikus szilárdság változatlan (56 ms: 112,2±6%, 163 ms: 95,8±5%, 211 ms: 110,5±6%, Wilcoxon P>0,1, n=8). Különösen a depolarizációval nem figyeltek meg d-ADF-et, mivel annak időtartama túl rövid ahhoz, hogy inaktiválja a Kv1.1 csatornákat13. Megállapítottuk, hogy a θ tartományban fellépő oszcillációk H-ADF-et indukálnak a CA3 neuronokban.
A h-ADF az axonális tüske amplitúdójának növekedésével jár
ezután megvizsgáltuk a H-ADF alapjául szolgáló mechanizmusokat. A H-ADF lehetséges mechanizmusa a hiperpolarizáció által kiváltott preszinaptikus tüske amplitúdó modulációja. Ezért megvizsgáltuk az axonban mért tüske amplitúdó hiperpolarizációjának következményeit. A CA3 neuronokat Alexa 488-mal (50 µM) töltötték meg az axon arborizációjának megjelenítéséhez, a sejthez csatolt felvételeket pedig az axonból 60-240 µm közötti távolságokon szerezték be (ábra. 3a). A szomatikus hiperpolarizáción az axonális tüske amplitúdója fokozódott (a kontroll amplitúdó 106±1% – A, N=6, Wilcoxon, P<0,05; ábra. 3b). Az axonális tüske-megkönnyítés nagysága azonban a 212 µm-es térállandó axonális távolsággal csökkent (ábra. 3b). Összefoglalva, a h-ADF A CA3 neuronokban az axon tüske amplitúdójának helyi növekedésével jár.
(a) balra, konfokális kép egy CA3 neuronról, amelyet Alexa 488 töltött fel. Az axon biztosítékot (fehér nyíl) a bal oldalon azonosítják, és cellához rögzített konfigurációban rögzítik. Igaz, a soma (felső) és az axon (alsó) egyidejű felvételei, amikor a tüske nyugalmi membránpotenciálból (fekete) vagy tranziens hiperpolarizáló előimpulzusból (kék) indul ki. b) balra, az axonban mért tüske amplitúdó összehasonlítása (kék) vagy (fekete) hiperpolarizáló előimpulzus nélkül. Vegye figyelembe az axon amplitúdójának növekedését, amikor a tüske a hiperpolarizáló előimpulzusból indul ki. Az axonális tüske amplitúdójának hiperpolarizációval indukált fokozásának középső, kvantitatív elemzése hat neuronban. Jobb, scatter telek a változás az axonális tüske amplitúdó függvényében axonális távolság (exponenciális illeszkedés, y=11,6 e−x/212, r2=0,81).
míg a CA3 axonokból származó teljes sejtfelvétel rendkívül nehéz organotípusos kultúrákban,az akut szeletekből származó L5 piramis neuronokban nyerhető5, 6. Ezért először azt mértük, hogy a h-ADF megfigyelhető-e az L5–L5 gerjesztőcsatlakozásoknál is. A monoszinaptikusan összekapcsolt L5 piramis neuronok párjait a fiatal patkányok sensori-motoros kéregéből (P14–P20) akut szeletekben rögzítették. A preszinaptikus neuron soma (200 ms, 10-15 mV) rövid hiperpolarizációját úgy találták, hogy fokozza a szinaptikus erőt (109,6±2,3%, n=13, Wilcoxon teszt, p<0,05; ábra. 4a).
(a) szinaptikusan összekapcsolt L5 piramis neuronok páros felvétele. Középső, szinaptikus megkönnyítés, amelyet egy rövid preszinaptikus hiperpolarizáció (-20 mV; 200 ms) eredményez. Az Epsc-k átlagosan több mint 25 nyomnak felelnek meg. Igaz, a h-ADF 12 L5–L5 párban kapott. B) kettős soma-axon felvételek L5 piramis neuronokban. Bal oldali, kísérleti dizájn, amely dupla felvételt mutat a soma-ból és az L5 piramis neuron axonális bleb-jéből. Középső, Soma-axon felvétel L5 piramis neuronokban. Ne feledje, hogy a soma rövid hiperpolarizációja növeli a tüske amplitúdóját az axonban, de nem a soma-ban. Jobb felső, AP túllépés az axonban a sejttest membránpotenciáljának függvényében, nyugalmi (fekete) vagy hiperpolarizált (kék) potenciálokhoz (n=6 nyom minden esetben). Jobb alsó, fázis telek az axonális tüskék kiváltott nyugalmi (fekete), majd egy rövid hiperpolarizáció (kék). Vegye figyelembe a megnövelt amplitúdót egy rövid hiperpolarizáció után (nyíl). A depolarizáció sebessége is fokozódik, a tüske küszöb kissé hiperpolarizált.
megerősíteni, Hogy a h-ADF-ből L5 piramis neuronok társult idegi spike amplitúdó növekedése, egyidejű egész-sejtes felvételek a soma, valamint cut-vége axonok (hólyagok) kapott (50-80 µm-re a soma) az L5 piramis neuronok. Átmeneti hyperpolarization a soma (hozzávetőlegesen -13 mV) megerősített az amplitúdó a spike túllépése az axon de nem a soma (+5.5±1.5 ellen -0.3±1.1 mV, n=5, Mann–Whitney, P<0.05; Fig. 4b). A depolarizáció sebességét szintén megnövelték (251±59−ről 289±56 MV ms-1-re, n=5-re), a tüske küszöböt hiperpolarizálták (-35,7±5,2-38,8±4,3 mV, n=5). Megállapítottuk,hogy a H-ADF mind a CA3, mind az L5 piramis sejtekben az axonban mért tüske amplitúdó növekedésével jár.
h-ADF társul fokozott idegi kalcium jelek
Mi a következő használt Ca2+ képalkotó, hogy meghatározzák a következménye hyperpolarization-indukált javítása spike amplitúdó az axon. A CA3 piramis neuronokat 50µm Alexa-594-gyel töltötték meg; a 250 µM Fluo-4 és a tüske által kiváltott kalciumjeleket putatív en passant boutonokban mérték a soma-tól 150-250 µm távolságra (ábra). 5a). A tüske által kiváltott Ca2+ tranziens integrálját növelték, amikor a preszinaptikus tüskét ∼20 mV (126±10%, n=5; ábra) átmeneti hiperpolarizációt követően idézték elő. 5b). Megállapítottuk, hogy a H-ADF során a preszinaptikus hiperpolarizáció fokozza mind a preszinaptikus tüske amplitúdóját, mind a tüske által indukált Ca2+ beáramlást, ami később fokozza a glutamát felszabadulását.
(a) egy rövid hiperpolarizáló pre-impulzus fokozza a tüske által kiváltott Ca2+ tranzienst. Bal felső, kísérleti dizájn, amin egy CA3 piramis neuron látható, tele Alexa-594-gyel és Fluo-4-gyel. Fehér doboz: a terület jobb oldalon megnagyobbodott, presinaptikus boutont mutatva. Jobb felső, feszültségnyomok egy CA3 piramis neuron sejttestében. Jobb alsó, példa a preszinaptikus boutonban rögzített fluoreszkáló jelekre. A tüske által kiváltott Ca2+ tranziens ∼20%-kal nőtt, amikor a preszinaptikus tüske átmeneti hiperpolarizációt követően vált ki. B) mennyiségi adatok (n=5).
Nav csatorna inaktiválása az axonban meghatározza a h-ADF
az axonális tüske megnövekedett amplitúdója a hiperpolarizáció során a Nav csatornáknak az inaktiválásból való helyreállítása lehet. A nátrium-csatorna inaktiválásának h-ADF-ben betöltött szerepének megerősítéséhez két monoszinaptikusan összekapcsolt CA3 Neuron Neuron modelljét használtuk. Ezután meghatároztuk a nátriumcsatornák inaktiválásának gyakoriságát az axonban a h-ADF-en. Amikor a félig inaktiválását idegi nátrium-csatornák beállítása -80 mV (bíró, 18, 19), szomatikus hyperpolarization megerősített a spike amplitúdó, a felelős spike-kiváltott kalcium aktuális, illetve a szinaptikus átvitel (Fig. 6A, balra). Ez annak köszönhető, hogy a NAV csatornákat hiperpolarizációval inaktiválják (ábra. 6B, balra). Azonban nem történt változás, ha az axonális nátriumcsatornák fél inaktivációját -70 mV-ra állították (ábra. 6A, jobb). Ez utóbbi esetben a rendelkezésre álló Nav-csatornák aránya már nagyon magas a nyugalmi membránpotenciálnál, ami teljes amplitúdójú AP-t eredményez (ábra. 6a, b, jobb). Ezért az inaktiválásból való kilábalás nem befolyásolja tovább a preszinaptikus tüske amplitúdóját. Így a h-ADF a modellben a Nav csatornák inaktiválásából való visszanyerésének köszönhető, amelyet a NAV fél inaktiválásával hiperpolarizálnak (ábra. 6c).
(a) szimulált h-ADF kontroll körülmények között (V1/2 inaktiválás=-80 mV axonális nátriumcsatornák esetén). Vegye figyelembe a tüske megnövekedett amplitúdóját. H-ADF hiánya, ha az axonális nátriumcsatorna félig inaktiválódik (V1/2=-70 mV). b) A Navaxon rendelkezésre állásának összefoglalása V1/2 inaktiválással=-80 mV vagy -70 mV. Vegye figyelembe a jelzett növekedést -80, de nem -70 mV-vel. c) a szimulált H-ADF nagysága az axonban lévő Nav-csatornák V1 / 2 inaktiválásának függvényében. Vegye figyelembe a h-ADF növekedését, amelyet a V1/2 hiperpolarizációja okoz. d) a NAV inaktiválásának a CBZ-vel történő kísérleti fokozása növeli a h-ADF nagyságát. Ellenőrzés alatt (balra) ez a kapcsolat nem fejez ki h-ADF-et. A CBZ hozzáadásakor a h-ADF most látható (jobbra). e) mennyiségi adatok 10 Érett CA3-CA3 csatlakozáshoz (DIV 24-32). Csillag: Wilcoxon, P <0, 05.
ezenkívül a NEURON modellünket az axonális Nav-csatorna elérhetőségének szimulálására használtuk a Theta oszcilláció során, hasonlóan az ábrán használthoz. 2b. A Nav csatornákat a depolarizáció során inaktiválták, majd a hiperpolarizáció során helyreálltak, magyarázva az EPSC modulációt az oszcilláció során (kiegészítő ábra. 4). Az inaktiválás azonban gyorsabb, mint az oszcilláció során történő visszanyerés a depolarizált potenciálok lassabb Nav kinetikája miatt(kiegészítő ábra. 4). Ez megmagyarázza, hogy a 163 ms-ban előállított EPSCs miért nem mutatott h-ADF-et, bár a tüske kissé hiperpolarizált potenciálból származik (ábra. 2b). Valójában ezen a ponton az oszcilláció Nav csatornák nem volt elég ideje, hogy visszaszerezze az inaktiválás (kiegészítő ábra. 4).
Összességében ezek az eredmények alátámasztják azt a tényt, hogy a H-ADF a Nav csatornák inaktiválásából való helyreállításának köszönhető.
Nav csatorna sűrűsége határozza meg az erejét h-ADF
h-ADF függ a rendelkezésre álló nátrium-csatornák az axon. Így a NAV csatornák sűrűségének csökkentése befolyásolja a h-ADF-et. Valójában modellünk azt mutatta, hogy a Nav csatorna sűrűségének csökkentése a vezérlési állapot 70%-ára növelte a h-ADF-et 130-ról 180% – ra (ábra. 7a). A kritikus paraméter itt a preszinaptikus tüske túllépésének nyeresége volt, amely az aktiválható Na vezetőképességtől függ (ábra. 7b). Ellenőrzés alatt ez az érték már magas volt, a preszinaptikus elem hiperpolarizációja -78-ról -93 mV-ra növelte a tüske amplitúdóját 28% – kal. Amikor a NAV sűrűsége csökkent, ugyanaz a hiperpolarizáció 42% – kal növelte a preszinaptikus AP amplitúdóját.
(a) A Nav csatorna sűrűségének csökkentése a H-ADF modellben. Ellenőrzési körülmények között (balra) a h-ADF +30%. A Nav csatorna sűrűségének csökkentése után (a vezérlés 70%-a, jobbra) a h-ADF +80% – ra emelkedik. (b) a preszinaptikus tüske amplitúdójának modulációja az aktiválható Na vezetőképesség függvényében. Ellenőrzési körülmények között a hiperpolarizáció -78 – tól -93 mV-ig csak kissé növeli a tüske amplitúdóját (fekete dupla nyíl). Amikor a Nav csatorna sűrűsége csökken, a tüske amplitúdójának növekedése 20%-kal növekszik (Világoskék dupla nyíl). C) a NAV sűrűségének kísérleti csökkentése a TTX-szel. Ellenőrzés alatt (balra) ez a kapcsolat nem fejez ki h-ADF-et. Ha a TTX alacsony koncentrációját adjuk hozzá, az átvitel megmarad, a h-ADF pedig látható (jobbra). D) mennyiségi adatok hat Érett CA3–CA3 kapcsolatra (DIV 20-32). Csillag: Wilcoxon, P <0, 05.
ezután kísérletileg ellenőriztük, hogy a Nav csatorna sűrűségének csökkentése növelte a H-ADF-et a CA3 neuronokban. Ezért részben blokkoltuk a fürdőben alkalmazott alacsony tetrodotoxin (TTX) koncentrációjú Nav csatornákat (15-25 nM). Ebben a koncentrációban a TTX blokkok ∼a Na+ áram 80% – a,de megőrzi a gyors Na+ spikes24, 25 indukcióját. TTX jelenlétében a SOMA tüske amplitúdója 45±4% – kal csökkent (n=9), A CA3–CA3 csatlakozásoknál a szinaptikus átvitel 55±8% – kal csökkent (n=9; kiegészítő ábra. 5). A legfontosabb, hogy csökkenti az aránya activatable Nav csatornák 15-25 nM TTX megállapították, hogy jelentősen növeli a h-ADF-ben érett neuronok kifejezni nem h-ADF (a 103±3% kontroll 121±4% jelenlétében TTX, n=6, Wilcoxon P<0.05; Fig. 7c, d). Ezek az adatok tehát megerősítik, hogy a h-ADF A CA3 neuronokban a Nav csatornák elérhetőségétől függ.
T-type Ca2 + csatornák vannak jelen az axonban. Ezek aktiválhatók a h–ADF indukálására használt hiperpolarizációs-depolarizációs szekvencia során, így a h-ADF-et is figyelembe vehetik. A H-ADF-et azonban stabilnak találták 100 nM-es mibefradil, egy T-típusú csatorna blokkoló jelenlétében (112,2±1,1% – tól 116,2±11,9% – ig a mibefradil esetében, n=3; az adatok nem jelennek meg), ami arra utal, hogy a T-type Ca2+ csatornák nem vesznek részt a H-ADF-ben.
h-ADF elősegíti a hálózat összehangolt munkája
Mi a következő tesztelték a következménye h-ADF-ből hálózat összehangolt munkája segítségével hippocampal hálózati modell által alkotott 80 piramis-szerű serkentő sejtek (e-sejtek), valamint 20 interneuron-mint a gátló sejtek (i-sejtek) összekapcsolt (Fig. 8a; lásd módszerek). az e – és I-cellákat sztochasztikus bemenettel táplálták. Az e-sejtek hálózata szinkronizált lett, és a gamma tartományban fellépő oszcillációk az e-sejtek közötti szinaptikus erősség növekedésével jelentek meg (Kiegészítő ábra. 6). Ezeket az oszcillációkat i-sejtek hajtották végre: az e-sejtek aktiválódását találták az i-sejtek aktiválásának elősegítésére, ami viszont elhallgattatta az egész hálózatot (kiegészítő ábra. 6). Mivel a h-ADF növeli az interpiramidális szinaptikus erőt, amikor a preszinaptikus tüskét IPSP előzi meg, a h-ADF jó jelölt ezeknek az I-sejtvezérelt oszcillációknak a előmozdítására.
(A) egy CA3 hálózati modell sémája. A hálózat 80 e-sejtből (fehér háromszögekből) és 20 i-sejtből (vörös körökből) áll. A piramissejteket és az interneuronokat sztochasztikus bemenettel táplálták. A piramis neuronok (kék nyilak) közötti kapcsolatok az egyetlen olyan kapcsolatok, amelyekben a h-ADF hozzáadható, mivel a h-ADF-et kísérletileg nem tesztelték más kapcsolatokban. b) h-ADF szabály a piramis neuronok közötti excitáló szinapszisokban. Maximális 20% – os megkönnyítést alkalmaznak, a membrán feszültségének megfelelően, amelyet 17 ms-rel mértek a tüske előtt. c) A H-ADF szabály hatása a hálózati szinkronizálásra. Bal felső, rasztergram mutatja a hálózati aktivitás ellenőrzési körülmények között a szinaptikus ereje 2,8 mS. bal alsó, reprezentatív nyoma egy e-sejt. Jobb felső, a h-ADF szabály (+20% h-ADF), A szinkron növekszik. Jobb alsó, reprezentatív nyom egy e-cellában. Vegye figyelembe, hogy a membránpotenciál átlépi a −73 mV határértéket a tüskék (szaggatott vonalak) között. d) A C-ben bemutatott adatok Teljesítményspektruma (2, 8 mS szinaptikus szilárdság). A h-ADF szabályok hozzáadása drámaian növeli a hálózati szinkronizálást a gamma frekvencia körül (29 Hz). e) a szinaptikus erősségekre számított szinkronizációs együtthatók 2-től 3,6-ig. A h-ADF beépítése növeli a szinkront (kék).
A h-ADF szabály beépítették a hálózati növelésével szinaptikus erő között e-sejtek szerint a membrán potenciál mért 17 ms, mielőtt a spike. Valójában a szinaptikus hatáserősség 20% – kal nőtt, ha a preszinaptikus potenciál -84 mV alatt volt (ábra. 8b). Ez a szabály közvetlenül a kísérletileg mért értékekből származik (lásd az 1a és a 2a fügét). 2,8 mS e-sejt-szinaptikus szilárdság esetén a h-ADF hozzáadása a hálózatban jelentősen megnövelte mind a tüzelési frekvenciát, mind a szinkronizálást az e-cellákon (ábra). 8c-e–. Valójában a gamma-tartományban való oszcilláció hajlamát nagyban megkönnyítette, ha az e-sejtek közötti h-ADF hatékony volt (ábra. E.8. Érdekes, hogy egy tolatási gátlással rendelkező hálózatban (ECl=-73 mV a -80 mV helyett kontroll állapotban) a h-ADF szabály nem javította a szinkronizációt, és nem támogatta a gamma oszcillációkat (kiegészítő ábra. 6). Mivel azonban a h-ADF növeli az e-sejtek közötti szinaptikus erőt, szinkronizáló hatása egyszerűen a hálózat tüske sebességének növekedése lehet. Hogy növelje a spike arány anélkül, hogy a szinaptikus ereje, úgy döntöttünk, hogy rögzítse az inter-e-cell erő 2.5 mS, valamint növeli a külső meghajtó gyakorisága e-sejtek 6-tól 20 Hz. Ábrázoltuk a szinkronizálás együtthatóját a hálózat tüske sebességével szemben. Még akkor is, ha a szinkron lineárisan korrelált a tüske sebességével, a h-ADF növelte a szinkronizálás együtthatóját az adott tüske sebességre a 4-14 Hz tartományban (kiegészítő ábra. 6). Ez azt mutatta, hogy az alacsony tüske arány esetén a h-ADF növeli a szinkronizálást az átlagos hálózati aktivitástól függetlenül. Összefoglalva, modellünkben a H-ADF növeli a hálózati szinkronizálást és elősegíti az oszcillációkat azáltal, hogy összekapcsolja az interpyramidális szinaptikus erőt az interneuronok aktivitásával.