Hyperpolarization-유도 광고 촉진
우리는 첫 번째 측정의 발생한 간략한 hyperpolarization 의 presynaptic 세포에 시냅스 전달. 일 측성 연결 CA3 뉴런의 쌍은 시험관(DIV)21 에서 8-10 일 후에 쥐 해마의 유기형 배양에 기록되었다. Presynaptic spike 전에 전달 된 200-ms 과분극 프리 펄스는 시냅스 강도를∼20%증가시키는 것으로 밝혀졌다(그림 1). 1a). 이 증가는 postsynaptic 응답의 진폭 또는 전하 중 하나를 측정 할 때 관찰되었다(보충 그림 2). 1). 이 실험에서 전조 휴식 전위는 -74±3mV(n=10)였다. 전조 과분극이 -84 또는 -102mV(각각 124±8%대 119±5%,n=10;Wilcoxon 테스트 P>0 에 달했을 때 h-adf 는 비교 가능했다.1),∼10mV 의 전조 과분극이 포화 h-ADF 를 얻기에 충분 함을 시사한다. h-adf 는 감소 된 쌍-펄스 비와 관련되었다(ppr,99±7 에서 88±5%,n=12;Wilcoxon 테스트 P<0.05;보충도. 1),글루타메이트 방출에 있는 presynaptic 증가에서 유래한다는 것을 나타내는.
(a)의 촉진 시냅스 전달에서 CA3–CA3 연결하여 과분극 pre-pulse(200ms 지속 시간). 왼쪽,기록 구성의 개략도. 중간,presynaptic hyperpolarizing pulse 에 의해 생성 된 촉진의 예(10 개의 트레이스가 평균되었다). 오른쪽,증가하는 진폭의 전조 과분극에 의해 유도 된 촉진의 요약. 과분극 프리 펄스의 크기가 증가했을 때 더 이상의 촉진이 유도되지 않았 음을 주목하십시오. (b)h-ADF 는 간단한 presynaptic hyperpolarization 에 의해 유도 될 수있다. 왼쪽,스파이크 전 -93mV 에 대한 과분극 및 15,50,100 및 200ms 의 과분극이없는 연결된 CA3 피라미드 뉴런 쌍으로부터의 기록 예. 바로,요약의 촉진에 의해 유도 15,50,100,200ms(모든 Wilcoxon 테스트,P<0.05n=7). (c)D-및 h–ADF 는 CA3-CA3 연결에서 공동 표현된다. 왼쪽,대표적인 예입니다. Top traces,대조군의 전조 뉴런의 막 전위(흑색),d-ADF(적색)동안,h-ADF(청색)동안 및 d-및 h-ADF 가 결합 될 때(진한 적색). 바닥 흔적,각 경우의 postsynaptic 반응은 10 회 이상의 시험을 평균했다. 오른쪽,그룹 데이터(Mann–Whitney test,n=16,d-ADF 의 경우,h-ADF 의 경우 11 및 d-및 h-ADF 의 경우 16). D-와 h-ADF 가 결합 될 때 전송의 단계적 증가를 주목하십시오.생리 학적 맥락에서 200 밀리 초 길이의 과분극이 발생할 가능성은 거의 없습니다. 따라서 우리는 더 짧은 과분극(15,50,100 및 200ms)에 대한 h-ADF 의 시간 과정을 조사했습니다. h-ADF 관찰한 모든 기간의 hyperpolarization 테스트(15ms:111±3%,50ms:116±4%,100ms:109±4%,200ms:120±6%Wilcoxon,P<0.05 한 모든 기간,n=7,Fig. 1b). 이 결과에 따르면,h-ADF 는 생리 학적 과분극에 의해 유발 될 가능성이있다.
CA3 피라미드 뉴런은 Kv1.1 채널의 느린 불 활성화로 인한 탈분극 유도 AD 촉진(d-ADF)을 발현합니다(시간 상수:3.3s)13. 따라서 우리는 d-및 h-ADF 가 동일한 CA3–CA3 연결에서 발현되었는지 여부를 조사했다. Presynaptic Ap 이 발생했다 또는 휴식에서 잠재적인 멤브레인(-78mV 제어),후 긴 subthreshold 감극(10s,-62.6mV,d-ADF),간단한 후 hyperpolarization(200ms,-96.1mV,h-ADF)또는 후에 조합의 긴 감극과 간단한 hyperpolarization(d-h-ADF;Fig. 1c,왼쪽). 사실,동일한 연결에서 생성 된 ADF 의 두 가지 형태의 조합은 더 큰 촉진(113±3%,n=16;도 1). 1c)각 프로토콜에 의해 별도로 생성 된 것보다(d-adf 단독:105±3%,n=16,h-adf 단독:108±4%,n=11;도. 1 기음). 주목할 만하게,평균화 된 h-및 d-ADF 는 선형 적으로 합산되어 두 개의 독립적 인 분자 메커니즘을 제안하는 것으로 밝혀졌다. 더욱이,동일한 쌍으로 측정 된 d-및 h-ADF 는 양의 상관 관계가 있었다(보충 그림 2). 1)일부를 제안,시냅스 연결이 더 많은 광고를 촉진 아마 때문에,아날로그 신호 전달을 따라 축삭 사이의 거리에 따라 달라집 soma 및 presynaptic terminals. 이 데이터는 H-와 d-ADF 가 CA3 피라미드 뉴런에서 공존하며 기본 메커니즘이 독립적 일 가능성이 있음을 보여줍니다.
h-ADF 에서 관찰되었 젊은 CA3 신경(DIV8–10 에서 준비 P5–P7 쥐),따라서 그것은 주로 결과에서 저밀도 또는 미성숙한 특성에 의해 전압이-gated ion channels. 따라서 우리는 h-ADF 가 성숙한 CA3 피라미드 세포에서도 발견되었는지 여부를 결정했다. 연결된 CA3 뉴런의 쌍 기록은 DIV24-DIV32 슬라이스 배양에서 얻어졌다. 짧은 presynaptic hyperpolarization(200ms)크게 시냅스 강도를 증가(104.2±1.1%n=25;Wilcoxon,P<0.01;보충 그림. 2). 성숙한 세포에서 측정 된 h-ADF 는 발달중인 뉴런에서 측정 된 것으로부터 더 작았 다(Mann-Whitney,P<0.01;보충도. 2). 따라서 우리는 h-ADF 가 시험 관내에서 CA3 뉴런에서 발달 적으로 조절된다고 결론 지었다.
시냅스 강도를 최적화하기 위해 높은 세포 외 칼슘(3mM)으로 모든 기록을 얻었다. 이러한 조건 하에서,전조 방출 확률이 높고 h-ADF 와 같은 전조 촉진이 과소 평가 될 수있다. 따라서 우리는 생리 학적 세포 외 칼슘(1.3mM)22 로 기록 된 성숙한 CA3 뉴런(DIV24-DIV32)에서 h–ADF 를 측정했다. 이러한 조건 하에서,h-ADF 는 약+16.4%인 것으로 밝혀졌다(Wilcoxon,P<0.01;보충도. 2). 우리는 h-ADF 가 생리 학적 세포 외 칼슘에 기록 된 성숙한 뉴런에서 견고하게 발현된다고 결론 지었다.
h-ADF 에 의해 유도 된 시뮬레이션 IPSPs 및 진동
의 역할을 조사할 h-ADF 에서 가깝 생리적인 조건 GABAA 같은 컨덕턴스에 소개되었 presynaptic 신경을 사용하여 동적 죔쇠(Fig. 2a,왼쪽). 도 1 에 도시 된 결과와 합의하여. 1,Ap 앞에 주입의 IPSC-현재 큰 생산에 응답 postsynaptic 신경 세포와 비교 Ap 에서 트리거 막 잠재적인 휴식(Wilcoxon P<0.001n=11). 일관성과 presynaptic 고도에 글루타민산염 릴리스 PPR 감소되었을 때 시뮬레이션 GABAergic IPSPs 앞에 APs(121%에서 제 96%;Wilcoxon P<0.05n=7;데이터 표시되지 않음). 흥미롭게도,의 크기 시냅스 potentiation 발견되었의 크기에 따라 달라집 시뮬레이션 IPSP(R2=0.39,P<0.05),을 나타내는 h-ADF 등급 간 휴식 막 잠재력(-74mV)및 10mV hyperpolarization(-84mV;Fig. 2a,오른쪽). 실제로,이 범위의 촉진 인자는 과분극의 mv 당 1.8%인 것으로 밝혀졌다.
(a)Presynaptic IPSPs 는 h-ADF 를 유도한다. 왼쪽,presynaptic neuron 에서 gabaergic 입력을 모방 한 동적 전류를 주입하는 데 사용되는 시스템의 개략적 표현. 중간의 예 electrophysiological recordings 에서 연결되는 한 쌍의 CA3 신경 조건(블랙 추적이)때 시뮬레이션 GABAergic 입력으로 주입됩니다.presynaptic 셀(블루 traces). 오른쪽,시뮬레이션 된 전조 IPSP 의 피크 값의 함수로서 정규화 된 EPSP/C 를 보여주는 산점도이다. 명확한 선형 상관 관계가 관찰되었다(y=-1.8x+101.8,Pearson’s R2=0.39,P<0.05,n=11). (b)CA3 뉴런에서 subthreshold γ 진동 동안 유도 된 h-ADF. 왼쪽,대표적인 예입니다. Presynaptic 스파이크는 4Hz 에서 막 전위의 subthreshold 진동 동안 다른 단계에서 트리거됩니다. 진동의 과분극 단계 동안 스파이크가 트리거 될 때 촉진이 관찰된다는 점에 유의하십시오. 오른쪽,양적 데이터(n=8). 별:중요한 변화(Wilcoxon,P<0.05).
우리는 다음을 조사하는 변조의 강도 시냅스는 동안 presynaptic 막 잠재적인 진동이다. 진동의 presynaptic 잠재적인 막 4Hz 에서 생산되었을 주입하여 사인 곡선 현재,단일 presynaptic 스파이크를 갖는 했다의 여러 단계에서 진동이다. 계약에서 이전의 결과,h-ADF 관찰되었을 때 셀 중에 발생한 과분극 단계의 진동(ms0:124.3±7%,250ms:122±7%,Wilcoxon P<0.05n=8;Fig. 2b). 에 다른 단계,시냅스 강도 변화(56ms:1 천 1 백 22±6%,163ms:95.8±5%,211ms:110.5±6%,Wilcoxon P>0.1n=8). 특히,그 지속 시간이 Kv1.1channels13 을 불 활성화 시키기에는 너무 짧기 때문에 탈분극과 함께 d-ADF 가 관찰되지 않는다. 우리는 γ 범위의 진동이 CA3 뉴런에서 h-ADF 를 유도한다고 결론 지었다.
h-ADF 는 축삭 스파이크 진폭의 증가와 관련이있다
다음으로,우리는 h-ADF 의 기초가되는 메커니즘을 조사했다. H-ADF 에 대한 가능한 메커니즘은 과분극에 의해 유도 된 전조 스파이크 진폭의 변조이다. 따라서 우리는 축삭에서 측정 된 스파이크 진폭에 대한 과분극의 결과를 조사했다. CA3 뉴런으로 가득 차 있었 Alexa488(50μm)을 시각화하는 축삭 arborization 고,세포 부착된 기록에서 얻을 수 있었 axon 거리에 이르기까지 사이 60 240μm(Fig. 3a). 체세포 과분극에서 축삭 스파이크의 진폭이 향상되었다(제어 진폭의 106±1%,n=6,Wilcoxon,P<0.05;도 1). 3b). 그러나 크기의 axonal 핀 촉진 발견되었을 감소와 axonal 거리와 공간의 일정 212μm(Fig. 3b). 결론적으로,CA3 뉴런의 h-ADF 는 축삭에서의 스파이크 진폭의 국소적인 증가와 관련이있다.
(a)Alexa488 로 채워진 CA3 뉴런의 왼쪽,공 초점 이미지. 축삭 담보(흰색 화살표)는 왼쪽에서 식별되어 셀에 부착 된 구성으로 기록됩니다. 바로,동시에서 녹음 소마(최고)고 축삭(하단)경우 스파이크에서 트리거 막 잠재적인 휴식(블랙)또는 일시적인 과분극 pre-pulse(파란색). (b)왼쪽,(파란색)또는(검은 색)과분극 프리 펄스가없는 축삭에서 측정 된 스파이크 진폭의 비교. 과분극 프리 펄스에서 스파이크가 트리거 될 때 축삭에서 진폭의 증가를 주목하십시오. 중간,6 개의 뉴런에서 축삭 스파이크 진폭의 과분극 유도 향상에 대한 정량 분석. 오른쪽,축색 거리(지수 적합,y=11.6e−x/212,r2=0.81)의 함수로서 축색 스파이크 진폭의 변화의 산점도이다.
동안 전 세포에서 녹음 CA3axons 에서 매우 어렵 organotypic 문화,그것에서 얻을 수 있습니 L5 피라미드에서 뉴런 급성 slices5,6. 따라서,우리는 먼저 h-ADF 가 L5–L5 흥분성 연결에서도 관찰 될 수 있는지 여부를 측정했다. 일 측성 적으로 연결된 l5 피라미드 뉴런 쌍은 어린 쥐(P14-P20)의 감각 운동 피질에서 급성 조각으로 기록되었다. 간단한 hyperpolarization 에서 소마(200ms,10-15mV)의 presynaptic 신경을 강화하는 시냅스의 강도(109.6±2.3%,n=13,Wilcoxon 테스트,P<0.05;Fig. 4a).
(a)시냅스 적으로 연결된 L5 피라미드 뉴런의 쌍으로 기록. 중간,간단한 presynaptic hyperpolarization(-20mV;200ms)에 의해 생성 된 시냅스 촉진. EPSCs 는 25 개 이상의 트레이스의 평균에 해당합니다. 오른쪽,h–adf 는 12L5-L5 쌍으로 얻어졌다. (b)L5 피라미드 뉴런에서 이중 soma–axon 기록. 왼쪽,soma 와 l5 피라미드 뉴런의 축삭 bleb 에서 이중 기록을 보여주는 실험 설계. L5 피라미드 뉴런에서 중간,Soma–axon 기록. Soma 의 간단한 과분극은 축삭에서 스파이크의 진폭을 향상 시키지만 soma 에서는 그렇지 않다는 점에 유의하십시오. 오른쪽 상단,AP 오버슈트에서 측정한 축삭 기능으로의 잠재적인 멤브레인 셀 본문에 휴식을 위해,(블랙)또는 hyperpolarized(블루)잠재력(n=6 흔적을 위해 각 경우). 오른쪽 아래,축삭 스파이크의 위상 플롯은 휴식(검은 색)과 간단한 과분극(파란색)에 따라 유발되었습니다. 간단한 과분극(화살표)후에 강화 된 진폭을 주목하십시오. 탈분극 속도 또한 향상되고 스파이크 임계 값은 약간 과분극됩니다.
는지 확인하 h-ADF 에 L5 피라미드 신경 세포와 관련이 있었 axonal 핀 진폭 증가되고 동시에 전 세포에서 녹음 소마 컷 끝 axons(blebs)얻을 수 있었(50-80μm 에서 소마)에서 L5 피라미드 신경. 일시적인 hyperpolarization 의 소마(약 -13mV)향상된 진폭의 스파이크 오버슈트에서 축삭하지만에서 소마(+5.5±1.5 대 -0.3±1.1mV,n=5,Mann–Whitney,P<0.05;Fig. 4b). 탈분극 속도는 또한 증강되었고(251±59 에서 289±56mV ms−1,n=5)스파이크 임계 값은 과분극되었다(-35.7±5.2 에서 -38.8±4.3mV,n=5). 우리는 CA3 및 L5 피라미드 세포 모두에서 h-ADF 가 축삭에서 측정 된 스파이크 진폭의 증가와 관련이 있다고 결론 지었다.
h-ADF 와 관련된 axonal 칼슘 신호
우리는 다음 사용 Ca2+상 결정의 결과 hyperpolarization-유도 향상의 스파이크에서 진폭 축삭. CA3 피라미드 뉴런은 50μm Alexa-594 로 채워졌다;250μm Fluo-4 와 spike-evoked calcium 신호는 soma 로부터 150 에서 250μm 사이의 거리에서 putative en passant boutons 에서 측정되었다(도 1). 5a). 스파이크-유발 된 Ca2+과도의 적분은∼20mV(126±10%,n=5;Fig. 5b). 우리는 h-ADF 동안 presynaptic hyperpolarization 이 presynaptic spike 진폭과 spike-유도 된 Ca2+유입 모두를 향상시켜 이후에 글루타메이트 방출을 향상 시킨다고 결론 지었다.
(a)간단한 과분극 프리 펄스는 스파이크 유발 Ca2+과도를 향상시킵니다. 왼쪽 상단,Alexa-594 및 Fluo-4 로 채워진 CA3 피라미드 뉴런을 보여주는 실험 설계. 화이트 박스: 영역 확대 오른쪽,presynaptic bouton 보여주는. 오른쪽 상단,CA3 피라미드 뉴런의 세포체에 기록 된 전압 흔적. 오른쪽 아래,presynaptic bouton 에 기록 된 형광 신호의 예. 전조 스파이크가 일시적인 과분극에 따라 유발 될 때 스파이크 유발 된 Ca2+과도는∼20%증가 하였다. (b)정량적 데이터(n=5).
탐색 채널에서 비활성화를 축삭을 결정합 h-ADF
증가 진폭의 axonal 핀 동안 hyperpolarization 수 있으로 인해 복구의 채널에서 비활성화. H-ADF 에서 나트륨 채널 불 활성화의 역할을 확인하기 위해 우리는 두 개의 단일체로 연결된 CA3 뉴런의 뉴런 모델을 사용했습니다. 그런 다음 우리는 h-ADF 에서 축삭에서 나트륨 채널의 불 활성화를 수정하는 발생률을 결정했습니다. 면 절반의 비활성화 axonal 나트륨 채널로 설정되었 -80mV refs(18,19),체세포 hyperpolarization 향상된 스파이크,진폭,책임의 스파이크를 갖는 칼슘 현재와 synaptic transmission(Fig. 6a,왼쪽). 이것은 과분극에 의한 불 활성화로부터의 Nav 채널의 회복에 기인한다(그림 1). 6b,왼쪽). 그러나,축삭 나트륨 채널의 반 불 활성화가 -70mV 로 설정된 경우에는 변화가 발생하지 않았다(도 1). 6a,오른쪽). 이 후자의 경우,이 비율이 사용 가능한 채널은 이미 아주 높은 휴식에서 잠재적인 멤브레인을 생산,AP 의 전체 진폭(Fig. 6a,b,오른쪽). 따라서,불 활성화로부터의 회복은 전조 스파이크 진폭에 더 영향을 미치지 않는다. 따라서,모델에서의 h-ADF 는 불 활성화로부터의 Nav 채널의 회복에 기인하며,Nav 반 불 활성화를 과분극시킴으로써 증가된다(도 1). 6 기음).
(a)제어 조건에서 시뮬레이션 된 h-ADF(축삭 나트륨 채널에 대한 V1/2 불 활성화=-80mV). 스파이크의 증가 된 진폭에 유의하십시오. 축삭 나트륨 채널의 반 불 활성화가 탈분극 될 때 h-ADF 의 부족(V1/2=-70mV). (b)V1/2 불 활성화=-80mV 또는 -70mV 가있는 Navaxon 의 가용성 요약. -80 이 아니라 -70mV 로 표시된 증가를 주목하십시오. (c)축삭에서 Nav 채널의 V1/2 불 활성화의 함수로서 시뮬레이션 된 h-ADF 의 크기. V1/2 의 과분극에 의해 유도 된 h-ADF 의 증가를 주목하십시오. (d)CBZ 를 이용한 Nav 불 활성화의 실험적 향상은 h-ADF 의 크기를 증가시킨다. 제어 조건(왼쪽)하에서이 연결은 h-ADF 를 표현하지 않습니다. CBZ 가 추가되면 h-ADF 가 표시됩니다(오른쪽). (e)10 개의 성숙한 CA3–CA3 연결(DIV24-32)에 대한 정량적 데이터. 스타:Wilcoxon,P<0.05.
또한,우리는 우리의 신경 시뮬레이션 모델을 axonal Nav-채널을 이용할 수 있습니다 theta 진동을 사용한 것과 유사한 그림. 2b. Nav 채널은 탈분극 동안 불 활성화되고 과분극 동안 회복되는 것으로 밝혀졌으며,진동 동안 EPSC 변조를 설명했다(Supplementary Fig. 4). 그러나,불 활성화는 탈분극 전위에서 느린 Nav 동역학 때문에 진동 동안 회복보다 빠르다(보충 그림 2). 4). 이것은 스파이크가 약간 과분극 된 전위에서 방출 되더라도 163ms 에서 생성 된 EPSCs 가 h-ADF 를 나타내지 않은 이유를 설명합니다(그림 1). 2b). 실제로,진동 탐색 채널의이 시점에서 불 활성화로부터 회복 할 충분한 시간이 없었다(보충 그림 2). 4).
모두,그 결과는 h-ADF 가 비활성화로부터 Nav 채널의 회복에 기인한다는 사실을 뒷받침한다.
Nav 채널 밀도는 h-ADF 의 강도를 결정합니다
h-ADF 는 축삭 내 나트륨 채널의 가용성에 따라 달라집니다. 따라서 Nav 채널의 밀도를 줄이면 h-ADF 에 영향을 주어야합니다. 사실,우리 모델은 Nav 채널 밀도를 제어 조건의 70%로 줄이면 h-ADF 가 130 에서 180%로 향상되었음을 보여주었습니다(그림 1). 7a). 중요한 매개 변수는 여기서 이득을 presynaptic 핀 오버슈트에 따라 활성화 Na 전도도 있습니다(Fig. 7b). 통제 조건을 이 값은 이미 높은,그리고 과분극 presynaptic 요소에서 -78 을 -93mV 향상된 진폭의 스파이크에 의해 28%. Nav 의 밀도가 감소했을 때,동일한 과분극은 presynaptic AP 의 진폭을 42%향상시켰다.
(a)h-ADF 의 모델에서 Nav 채널 밀도의 감소. 제어 조건(왼쪽)에서 h-adf 는+30%에 달합니다. Nav 채널 밀도를 줄인 후(컨트롤의 70%,오른쪽)h-adf 는+80%로 증가합니다. (b)활성화 가능한 Na 컨덕턴스의 함수로서 전조 스파이크 진폭의 변조. 통제 조건 hyperpolarization 에서 -78 을 -93mV 약간 증가 스파이크 진폭(블랙 양방향 화살표). 탐색 채널 밀도가 감소하면 스파이크 진폭의 증가가 20%향상됩니다(밝은 파란색 이중 화살표). (c)TTX 를 이용한 Nav 밀도의 실험적 감소. 제어 조건(왼쪽)하에서이 연결은 h-ADF 를 표현하지 않습니다. 낮은 농도의 TTX 가 추가되면 전송이 보존되고 h-ADF 가 이제 보입니다(오른쪽). (d)6 개의 성숙한 CA3–CA3 연결(DIV20-32)에 대한 정량적 데이터. 스타:Wilcoxon,P<0.05.
우리는 다음 확인하는 것을 실험적으로 감소에 채널 밀도 증가하 h-ADF CA3 신경 세포에. 따라서 우리는 욕조(15-25nM)에 적용된 낮은 농도의 테트로도톡신(TTX)으로 Nav 채널을 부분적으로 차단했습니다. 이 농도에서 TTX 는 na+전류의∼80%를 차단하지만 빠른 Na+spikes24,25 의 유도를 유지합니다. TTX 의 존재 하에서,soma 에서의 스파이크 진폭은 45±4%(n=9)감소되었고 CA3–CA3 연결에서의 시냅스 전달은 55±8%감소되었다(n=9;보충도. 5). 가장 중요한 비율을 감소,활성화할 수 있는 채널과 함께 15-25nM TTX 발견되었을 크게 향상시키 h-ADF 에서 성숙한 뉴런 표현이 없 h-ADF(103±3%에서 제어하는 121±4%에서 존재의 TTX,n=6,Wilcoxon P<0.05;Fig. 7c,디). 따라서 이러한 데이터는 CA3 뉴런의 h-ADF 가 Nav 채널의 가용성에 의존한다는 것을 확인합니다.
T 형 Ca2+채널이 축삭에 존재합니다. 이들은 h–ADF 를 유도하기 위해 사용 된 과분극-탈분극 서열 동안 활성화 될 수 있으며 따라서 h-ADF 를 설명 할 수있다. 그러나,h-ADF 발견되었을 안정적으로 유지에서 존재의 100nM mibefradil 의,T-type 채널 차단제(에서 1 천 1 백 22±1.1%에서 제어하는 116.2±11.9%와 mibefradil 의,n=3;데이터 표시되지 않음),제안 T-type Ca2+channels 에 참여하지 않습니 h-ADF.
h-ADF 촉진 네트워크 동기
우리는 다음 테스트의 의미 h-ADF 네트워크 synchrony 를 사용하여 hippocampal 네트워크 모델에 의해 형성된 80 피라미드처럼 흥분성 세포(전자세포)20interneuron 같은 금지 세포(i-세포)상호 연결되어 있습니다(Fig. 8a;방법 참조). e-및 i-세포는 확률 적 입력에 의해 공급되었다. 네트워크의 전자세포가 되었 동기화,그리고 진동 감마 범위에 등장으로 시냅스 사이의 힘 e-세포 증가(보충 Fig. 6). 이러한 진동에 의해 주도되었 i-셀:의 활성화를 전자세포 발견을 촉진하의 활성화를 나는 세포는 침묵 전체 네트워크(보충 Fig. 6). H-adf 는 presynaptic 스파이크가 IPSP 에 선행될 때 interpyramidal 시냅스 힘을 증가하기 때문에,h-adf 는 이 i 세포 몬 진동을 승진시키는 좋은 후보입니다.
(a)CA3 네트워크 모델의 구성표. 네트워크는 80 개의 e 셀(흰색 삼각형)과 20 개의 i 셀(빨간색 원)으로 구성됩니다. 피라미드 세포 및 인터 뉴론은 확률 적 입력에 의해 공급되었다. 연결이 사이의 피라미드 신경(블루 화살표)는 연결되는 h-ADF 으로 추가할 수 있습 h-ADF 되지 않았 테스트에서 실험적으로 연결을 사용할 수 있습니다. (b)피라미드 뉴런 사이의 흥분성 시냅스에서 h-ADF 규칙. 스파이크 전에 17ms 측정 된 막 전압에 따라 최대 20%의 촉진이 적용됩니다. (c)네트워크 동기화에 대한 h-ADF 규칙의 효과. 왼쪽 상단,2.8mS 의 시냅스 강도로 제어 조건에서 네트워크 활동을 보여주는 래스터 그램. 오른쪽 상단에 h-adf 규칙(+20%h-ADF)이 있으면 동조가 증가합니다. 오른쪽 하단,전자 셀의 대표적인 추적. 멤브레인 전위가 스파이크(점선)사이의-73-mV 한계를 넘는다는 점에 유의하십시오. (d)C 에 표시된 데이터의 전력 스펙트럼(2.8mS 의 시냅스 강도). H-ADF 규칙을 추가하면 감마 주파수(29hz)주변의 네트워크 동조가 크게 증가합니다. (e)2 에서 3.6 까지의 시냅스 강도에 대해 계산 된 동기화 계수. H-adf 의 통합은 동조(파란색)를 증가시킵니다.
h-ADF 규칙이 통합된 네트워크에서 증가하여 시냅스 사이의 힘 e-세포에 따른 잠재적인 멤브레인 측정 17ms 하기 전에 스파이크입니다. 사실,전조 전위가 -84mV 이하인 경우 시냅스 강도가 20%증가했습니다(그림 1). 8b). 이 규칙은 실험적으로 측정 된 값에서 직접 파생되었습니다(그림 1a 및 2a 참조). 2.8mS 의 e-cell-synaptic 강도의 경우,네트워크에서 h-ADF 를 추가하면 e-셀 전체의 발사 주파수와 동조가 모두 현저하게 향상되었습니다(그림 1). 8c-e). 실제로,감마 범위에서 진동하는 성향은 e-세포 사이의 h-ADF 가 효과적이라면 크게 촉진되었다(도 1). 8e). 흥미롭게도,네트워크에서 분 억제(ECl=-73mV 대신 -80mV 제어 상태),h-ADF 규칙이 개선되지 않은 동조하지 않았을 촉진 감마 진동(보충 Fig. 6). 그러나,h-ADF 증가 시냅스 사이의 힘 e-셀,그 동기화 효과될 수 있 때문에 단순히 증가 스파이크의 비율 네트워크에 있습니다. 가 증가하이 스파이크 속도에 영향을 미치지 않고 시냅틱 강도,우리가하기로 결정하고 간 e-세포에 힘 2.5mS 증가는 외부 주파수 드라이브의 전자-세포에서 6~20Hz. 우리는 네트워크의 스파이크 속도 대 동기화 계수를 플롯했습니다. 는 경우에도 동기를 보여주었다 선형 상관관계를 핀 평가,h-ADF 증가 계수를 위한 동기화를 주 핀 평가에서 4-14-Hz 에서 범위(보조 Fig. 6). 이것은 낮은 스파이크 속도의 경우 h-ADF 가 평균 네트워크 활동과 독립적으로 동조를 증가 시킨다는 것을 보여 주었다. 결론적으로,우리 모델에서 h-ADF 는 interneurons 의 활동과 interpyramidal 시냅스 강도를 연결함으로써 네트워크 동기화를 증가시키고 진동을 촉진합니다.