Cet article montre comment effectuer des enregistrements électrophysiologiques des réponses synaptiques sur le muscle extenseur de la jambe de marche d'une écrevisse et comment les terminaisons nerveuses sont visualisés à montrer les différences morphologiques de brut à haute et basse-sortie terminaisons nerveuses.
Nous expliquons en détail comment exposer et de conduite des enregistrements électrophysiologiques des réponses synaptiques de haut (phasique) et faible (tonique) neurones moteurs innervant la sortie du muscle extenseur de la jambe de marche d'une écrevisse. Différences distinctes sont présentes dans la physiologie et la morphologie des terminaisons nerveuses phasique et tonique. L'axone tonique contient beaucoup plus de mitochondries, ce qui lui permet de prendre un colorant vital plus intensément que l'axone phasique. Les bornes tonique ont varicosités, et le terminal phasique est filiforme. Les bornes tonique sont faibles dans l'efficacité synaptique mais montrent dramatiques réponses facilitée. En revanche, les bornes phasiques sont élevés dans l'efficacité quantique, mais montrent la dépression synaptique à la stimulation à haute fréquence. La sortie quantique est mesuré avec une électrode macropatch focale placé directement sur les terminaisons nerveuses visualisées. Les deux terminaux phasique et tonique innervent les mêmes fibres musculaires, ce qui suggère que les différences inhérentes dans les neurones, plutôt que de réactions différentielles rétrogrades du muscle, tenir compte de la différenciation morphologique et physiologique.
Nous avons démontré dans ce rapport comment disséquer, d'enregistrer et de quantifier les réponses synaptiques dans une préparation d'écrevisses uniques neuromusculaires dans laquelle des terminaux à la fois haute et basse-sortie innervent les fibres musculaires mêmes. Les préparatifs neuromusculaires dans les écrevisses offrent de nombreux avantages sur la jonction neuromusculaire des vertébrés, puisque seuls quelques neurones moteurs excitateurs sont nécessaires pour innerver un muscle, et depuis les neurones sont identifiables de la préparation à la préparation (Atwood, 1976). En outre, le neurotransmetteur excitateur est le glutamate, et les potentiels postsynaptiques excitateurs (PPSE) sont notés, ainsi, les propriétés biophysiques des événements classés sont analogues aux dendrites des neurones dans le SNC des vertébrés. Les courants quantiques, cependant, peut être contrôlé directement sur les sites postsynaptiques (Cooper et al., 1995).
Répétitifs de stimulation 5 Hz du nerf phasique donne lieu à de grandes EPSP qui deviennent déprimés grandement après plusieurs minutes. Ce type de dépression est fréquente chez les arthropodes phasique jonctions neuromusculaires (Atwood et Cooper, 1996). La présence de bornes toniques aux côtés des terminaux phasique permet d'évaluer si oui ou non la cible postsynaptique est fortement modifiée pendant et après la dépression de l'phasique des neurones moteurs. En outre, les bornes de sortie faible fournir une préparation agréable à étudier les mécanismes qui sous-tendent la facilitation synaptique (Desai et Shah et al, 2008;. Desai et Shah et Cooper, 2009)
Les bornes de sortie élevée de fournir un terrain de jeux pour enquêter sur la modulation du taux de dépression synaptique et le processus de récupération. Des préparations accessibles et viables devraient aider à déchiffrer les mécanismes derrière la dépression synaptique. Dans cette préparation extenseurs écrevisses jambe, l'application exogène de la sérotonine est un autre outil pour enquêter sur la récupération de la dépression synaptique et potentiellement un moyen de favoriser enquête sur la mobilisation des piscines des vésicules synaptiques. Cette préparation offre plusieurs avantages expérimentaux, car les fibres musculaires individuelles sont innervées par les neurones moteurs deux phasique et tonique.
Depuis la sérotonine augmente le nombre de vésicules qui sont libérées par stimulation évoqué, et comme elle favorise la récupération lors de la dépression, il est évident qu'il ya une certaine modulation de la vésicule piscines pour améliorer la probabilité de fusion avec la sérotonine présents (Johnstone et al., 2008 ; Logsdon et al, 2006;. Sparks et al, 2004).. Les modèles qui pourrait expliquer la dynamique de la vésicule piscines dans la terminaison nerveuse présynaptique pendant la stimulation à basse fréquence, par opposition à un état dépressif, doivent également être considérées parmi les différents protocoles expérimentaux qui sont possibles avec cette préparation.
Il a été noté dans d'autres systèmes que près de 30% du pool de vésicules subit un recyclage rapide, tandis que le reste des vésicules recyclées passer par un chemin de recyclage ralentir traditionnelle à travers le réticulum endoplasmique (Harata et al, 2001;. Tsien et al. , 2001). Ces pistes doubles peuvent aussi être présents dans ce système. Si l'ATP qui manque dans l'état déprimé de la terminaison présynaptique, alors arrimage et le désarrimage pourrait ne pas être en mesure de produire, ainsi, de nombreuses vésicules plus déchargé resterait à la surface synaptique. Depuis plus de vésicules sont libérés rapidement lorsque les bornes sont exposés à 5 HT, il est possible que d'autres sont contenues dans la piscine facilement libérable (RRV). Cependant, dans l'état déprimé, avec réduction de l'ATP, l'arrimage et le désarrimage peut être bloquée, même en présence de 5 HT, ce qui laisse encore une fois déchargés vésicules synaptiques à la surface. Depuis les données préliminaires suggèrent que plus de vésicules sont libérées dans le temps avec une exposition prolongée 5 HT et la stimulation, la distribution de la piscine des vésicules à partir des chemins de recyclage rapide et lente peut être biaisée pour avoir vésicules compétente pour ré-édition (de Johnstone et al. , 2008, voir commentaires-Desai-Shah et al, 2008;. Desai et Shah et Cooper, 2009)
Avec les techniques d'enregistrements macropatch focal de courants postsynaptiques et des mesures de quanta unique à partir des régions définies de la terminaison nerveuse motrice, on peut se poser des questions afin de déterminer si la dépression synaptique se produit comme un résultat de moins de vésicules d'être libéré ou en raison d'altérations de la fonction des récepteurs post-synaptiques. Il a été démontré que les vésicules sont plus sensibles à la fusion à la JNM phasique de cette préparation pour une exposition de calcium égal (Miller et al. 2005), ce qui explique probablement le plus la teneur moyenne quantique des bornes phasique (Msghina et al. , 1998, 1999). En outre, les différences dans les protéines liant le calcium frequenin (Jeromin et al., 1999) et de l'ultrastructure (King et al., 1996) contribuent à l'efficacité différentielle synaptique (Cooperet al., 2003).
Certaines études antérieures ont exploré le phénotype musculaire des fibres des muscles extenseurs (Bradacs et al, 1997;. Cooper et al, 2003).. En comparant la réglementation de la différenciation des types de fibres musculaires purement tonique et phasique de l'écrevisse à des types de fibres mixtes, comme pour les extenseurs de la jambe qui est dûment innervé, pourrait fournir des indices sur l'expression du phénotype musculaire et de la réglementation (Laframboise et al, 2000;. Sohn et al, 2000;. Griffis et al, 2001;. Mykles et al, 2002)..
De nombreuses questions fondamentales restent à régler en neurobiologie, et cette préparation peut aider à lutter contre certains d'entre eux. Quelques thèmes d'intérêt dans le domaine aujourd'hui qui pourrait être abordé avec les extenseurs de la jambe comprennent: 1) Déterminer les mécanismes cellulaires qui sous-tendent la dépression synaptique au sein de haute bornes de sortie (Est de la dépression due à une réduction de Ca2 + entrée, l'absence d'une autorité compétente facilement libérable vésicules (RRV) piscine, et / ou modifiés réceptivité postsynaptique?) 2) Déterminer le rôle mécaniste de la 5-HT lorsqu'il est appliqué après l'induction de la dépression synaptique à promouvoir une récupération plus rapide, et 3) Déterminer si les formes des quantiques courants qui résultent de la stimulation phasique bornes sont modifiés pendant l'induction de la dépression à l'adresse des composants pré-et post-synaptiques de la dépression synaptique.
Cette JNM est important de recherche en cours et futurs chercheurs, car il nous permet d'obtenir des informations pertinentes qui aborde les mécanismes sous-fifre de performance synaptique mesurée directement sur les sites libération. Les recherches actuelles dans ce domaine est fournir des informations sur la modulation de la dépression synaptique par des récepteurs 5-HT et la dynamique des bassins vésicule. Ces sujets portent sur les bases fondamentales de la transmission synaptique pertinente pour tous les systèmes neuronaux.
The authors have nothing to disclose.
Nous remercions M. Craig D. Slaven (Département d'Anglais, Université du Kentucky) pour son assistance éditoriale. Soutenue par l'Université du Kentucky, Département de biologie, Bureau des études de premier cycle et le Collège des Arts et des Sciences.