在神经系统的活动往往需要在特定人群中的神经元的同步行动,从潜在的排放。例如,脉冲促性腺激素释放激素(GnRH)可能需要GnRH神经元之间的协调活动。我们提出我们的方法途径,可靠取得的弥漫性分布的GnRH神经元的同步电生理记录。
促性腺激素释放激素(GnRH)是一个小的神经肽的调节垂体释放促黄体激素(LH)和促卵泡激素(FSH)。这些促性腺激素的生殖功能的调节重要。弥漫的地方,他们从轴突末端释放到hypophysiotropic门户系统(1)促性腺激素释放激素GnRH的含神经元分布,整个下丘脑和项目正中隆起。在门户毛细血管,GnRH的垂体前叶促性腺激素释放进入全身循环,以刺激。 GnRH的释放是不连续的,而是在发生偶发脉冲。这是公认GnRH的释放的间歇性地再现(2,3)是必不可少的。
多个GnRH神经元可能基础GnRH的脉冲活动的协调。 GnRH神经元的总肽含量约1.0皮克/细胞(4),其中30%可能包括释放的池。 GnRH的脉冲期间(5,6)的水平,建议多个GnRH神经元可能参与神经分泌。同样,单一单位的活动中提取LH释放期间从下丘脑多单元录音显示多个神经元的活动(7)的变化。要么GnRH的somata或纤维(8)与LH脉冲活动期间记录的电极。因此,这项活动至少部分来自GnRH神经元。
下丘脑GnRH神经元同步发射的机制不明。阐明GnRH神经元发射的机制,协调是一个复杂的问题。首先,GnRH神经元的数量相对较少。在啮齿类动物中,有800-2500 GnRH神经元。目前尚不清楚,情节GnRH的释放GnRH神经元。此外,GnRH神经元弥漫性分布(1)。这有复杂的射击协调的认识,并取得了许多技术方法棘手。我们已经优化了在电流钳模式动作电位的直接检测细胞连接松散的录音,并开发出了录音的方式,允许从对GnRH神经元的同步录音。
活动发生在一些包括GnRH神经元的神经元(基础上激素分泌)的利息小时的时间尺度(5-7)。因此,整个单元的配置,是不是一些由于在细胞内的全细胞记录模式使者的透析的实验目标的最佳选择。其次,一般仅限于动物比大约120天的年龄的全细胞记录。随着年龄的增长,出现神经细胞膜变硬,使得难以实现的高抗密封。此外,如果获得了高抗封,破裂修补破坏密封,留下了一个洞,吸液管和膜之间。这将导致无法使用的录音和神经元离子不平衡,很快就会死于。正常卵巢周期,因此,GnRH脉冲发生器的稳定的活动不会发生,直到以后的生活中超越年龄(7-10个月的年龄在C57BL6女性; 11日,12),当一个人可以合理预期获得全细胞记录可靠。最后,全细胞记录销毁内部和外部的离子浓度的内源性的比率。全细胞记录,内部的任何离子浓度等于在吸液管溶液的离子浓度。这是因为液的量较大,迅速达到平衡,与/替换内源性细胞的体积相对较小。
松散的细胞连接的方法绕过全细胞记录的许多限制。首先,低阻力密封(15-30MΩ)都可以使用。这些都是比较容易形成,即使在老年动物的神经元。其次,不破裂的膜密封补丁。因此,松散的细胞附着录音技术上远远高于全细胞记录更容易。此外,由于细胞膜是完整的,细胞内的组成部分透析也不会发生内源性离子比率保留。不能用于研究突触电流松散的细胞连接的方法,但它是理想的神经元在一个相对非侵入性的方式,从长期的录音。细胞附着的录音也可以使用吸管在细胞内任何标准的解决方案。这提供了额外的好处膜修补破裂的长期录制完成时,与细胞内的标记和标签神经元。
松散的细胞连接的方法已被用于在电压钳记录模式。然而,电压钳记录在宽松的细胞连接的配置有几个方法论问题。首先,记录的信号是一个活动的间接测量。测量的信号(如所谓的动作电流) 的电容电流,收费膜(13) 。这是一个极其重要的方法论问题。电容和电阻的一个记录吸管可以过滤记录的信号。这是非常可能的,小的动作电流在充电,不能正常与大多数放大器,由于探头的高电阻补偿吸管的电容丢失。当这些信号不被发现的,明显的神经元放电模式并不能反映真实的射击模式。同样地,无偿吸管和密封电阻,在测量过程中的重大变化时,如动作电流表示(13)错误。有些放大器可提供电容和电阻“补偿”的吸管和密封,这限制了信号的损失,但大多数放大器的高阻抗头阶段阻碍了最佳补偿。其次,一个人造的情况是对细胞施加。在电压钳模式下,细胞膜周围地区举行一个定势,在这些研究中,0 mV时。这并不意味着有目前没有适用于细胞膜。在电压钳测得的信号实际上是适用于膜,以保持定势的电流量。因此,这种施加的电流可以改变细胞的活性。
GnRH的系统中的双唱片特别具有挑战性由于GnRH神经元和他们的弥漫性分布的数量有限。对于双录音是成功的,操纵者必须极其稳定。即使是轻微的电极运动,可以导致移液器滑落的神经元和停止录音。此外,移液器对细胞的运动(例如,重新定位,以弥补运动)可以改变射击模式。机械敏感的一些离子通道等N型钙通道是:拉伸膜原因重复性活动,在全细胞和细胞贴附记录配置(14)。最后,操纵系统必须能够极为细腻的动作。如上所述双录音,需要两个移液器以前选定的两个神经元的表面密封在同一时间,并尝试一个神经元。如果成功的话,那么人企图封第二个单元格。一般来说,人们不能指望密封,并与每一个尝试高品质录音。然而,这创建一个具有双重录制的特定问题。如果一个人成功的第一个神经元,但第二次失败,一个必须改变的吸管,并尝试不同的细胞。因此,人们必须能够移动而不破坏的成功密封的神经元都在显微镜的浸泡目标和吸液管灌注井的顶部(变化移液器)。
我们的发展和使用的松散的细胞贴附双录音的方法是研究GnRH神经元的一个重大的技术进步。这是可能产生有用的结果,这将有助于在什么样的机制协调活动背后的关键问题背景下,移动领域向前搏动性荷尔蒙分泌的结果。
罗纳德L. Calabrese,迪特尔积(埃默里大学)和沃德Yuhas(Axon仪器)有用的技术讨论,我很感谢。