מיקרו-Iontophoresis מהיר של גלוטמט וגאבא: כלי שימושי לחקירת האינטגרציה סינפטית

תאי עצב במערכת העצבים המרכזית מקבלים מגוון של תשומות הסינפטי על התהליכים דנדריטים ¹ הדקים ומסועפים שלהם. שם, מרבית התשומות דנדריטים המעוררות מתווכים על ידי סינפסות glutamatergic. יכולות להיות מופעלות סינפסות אלה בדרך מופצת מרחבית, וכתוצאה משילוב של פוטנציאל לינארי postsynaptic postsynaptic מעוררים (EPSPs). אם הסינפסות מופעלות בו זמנית ובקרבת מרחבי בדנדריט, ניתן לשלב תשומות מעוררות אלה הנ"ל ליניארי ולייצר ^2-5 קוצים הדנדריטים.

יתר על כן, האינטגרציה של תשומות מעוררות תלויה במיקום של הקלט על העץ הדנדריטי. אותות המגיעים לאזור ציצה הדיסטלי הם הרבה יותר מוחלש מתשומות הפרוקסימלי בשל כבל סינון ^6. בהיפוקמפוס, תשומות רחוקות לדנדריטים ציצת ​​שיער apical נוצרות על ידי אזור במוח שונה מאלה על dendri הפרוקסימליTES ^7. שאלה מרגשת היא אפוא, כיצד קלט הסינפטי מעובד על ידי תאי דנדריטים שונים ואם שילוב הדנדריטים מסדיר את ההשפעה של תשומות שכבות אלה על ירי עצבי בדרכים שונות.

לא רק את המאפיינים התפקודיים, תכונות מורפולוגיות של דנדריט, המיקום והקיבוץ באשכול של התשומות המשפיעים על האינטגרציה הדנדריטים של תשומות מעוררות, גם את התשומות המעכבות נוספות ממסופי GABAergic מכריע לקבוע את היעילות של סינפסות glutamatergic ^8,9. היבטים שונים של אינטגרציה הסינפטי יכולים להיחקר באופן אידיאלי באמצעות מוליך עצבי המייקר Iontophoresis, המאפשר יישום מוגדר מרחבית של נוירוטרנסמיטורים שונים לתחומים דנדריטים. כאן אנו מדגימים כיצד להקים מייקר Iontophoresis של גלוטמט וגאבא הצלחה לחקור אינטגרציה אות בתאי עצב.

ליישום זה, קנס שקצהוpipettes עמידות גבוהה מלאים בפתרונות הנוירוטרנסמיטר מרוכזים משמשים. pipettes אלה ממוקמים קרוב לקרום החיצוני של התא, שבו לקולטנים העצביים נמצאים. הדמיה טובה של הענפים הדנדריטים נדרש. זו מושגת הטובה ביותר באמצעות צבעי ניאון, אשר הציגו באמצעות פיפטה את התיקון. לאחר מכן דופק קצר מאוד (<1 אלפיות השנייה) נוכחי (בטווח של 10-100 Na) משמש כדי להוציא את מולקולות מוליך העצבי הטעונות. עם פולסים קצרים אלה ופיצויים קיבול אפקטיביים, יכולים להיות התעוררות פוטנציאלים או זרמי postsynaptic עם דיוק זמן ומרחב גבוה, מה שאומר שהמיקום של הקלט מעורר ידוע במדויק. גלוטמט מייקר Iontophoresis יכול להפעיל סינפסות ברדיוס מוגדר, שהוא קטן מ 6 מיקרומטר כפי שמוצג כאן (איור 1 ^9), אבל זה אפשרי גם להגיע לרזולוצית סינפסה אחת ^10-12.

היינה, מ ', ואח' </eמ '> הראה כי הרזולוציה מרחבית של מיקרו-Iontophoresis מהיר יכולה גם להיות מותאמת לאיתור גדלים מתחת ל -0.5 מיקרומטר, שהוא קטן יותר מגודל הנקודה שהושג באופן קבוע עם משחררות רפרוף שני פוטונים של גלוטמט ^13. עם מיקרו Iontophoresis מהר זה בקלות ניתן להשתמש בשתיים או יותר pipettes iontophoretic ולמקם אותם במקומות שונים, אפילו מרוחקים על העץ הדנדריטי. בדרך זו, יכולה להיחקר אינטגרציה של אירועים מעוררים, כוללים אלה ממסלולים שונים,. כמו כן ניתן להשתמש גלוטמט ופיפטה iontophoretic מלא GABA באותו הזמן. בדרך זו ניתן ללמוד את ההשפעה של עיכוב GABAergic במקומות שונים ביחס לקלט מעורר (בנתיב, עיכוב מחוץ לנתיב). כמו כן, ההשפעה של עיכוב על ידי interneurons מיקוד תחומים עצביים ספציפיים, כמו דנדריטים דיסטלי, סומה או אקסונים ^14, ניתן לחקור באמצעות Iontophoresis GABA. בנוירונים בתרבית, מיקרו Iontophoresis המהיר מציע את ההזדמנות כדי investigate הפצת סינפסה אחת ואת ההיבטים הבסיסיים של תקשורת הסינפטית בתאי עצב בפירוט רב יותר ^10,11.

במאמר זה אנו מדגימים בפירוט כיצד להקים Iontophoresis גלוטמט וגאבא לשימוש בפרוסות המוח חריף, המאפשר חקירת אינטגרציה הסינפטי של תשומות מעוררות ומעכבות בתלות במיקום קלט, את נקודות החוזק של קלט, ועיתוי, לבד או ביחסי גומלין. אנו להצביע על יתרונות ומגבלות של טכניקה זו וכיצד לפתור בעיות בהצלחה.