Rapide Micro-iontophorèse de glutamate et le GABA: un outil utile d'étudier l'intégration synaptique

Neurones dans le système nerveux central reçoivent une variété d'entrées synaptiques sur leurs processus dendritiques fines et ramifiées ^1. Là-bas, la majorité des entrées dendritiques excitateurs sont médiés par des synapses glutamatergiques. Ces synapses peuvent être activés de façon répartie dans l'espace, ce qui entraîne l'intégration linéaire post-synaptique des potentiels post-synaptiques excitateurs (EPSP). Si les synapses sont activées simultanément et à proximité spatiale sur la dendrites, ces entrées excitatrices peuvent être intégrés supra-linéaire et génèrent des pointes dendritique ^2-5.

De plus, l'intégration des entrées excitatrices dépend de l'emplacement de l'entrée sur l'arbre dendritique. Signaux qui arrivent à la région de la touffe distale sont beaucoup plus atténué que les intrants proximales en raison de câble filtrage ^6. Dans l'hippocampe, des entrées vers les dendrites éloignés de touffes apicales sont générés par une région du cerveau différentes de celles sur dendri proximaleTES ^7. Une question intéressante est donc de savoir comment entrée synaptique est traitée par différents compartiments dendritiques et si l'intégration dendritique réglemente l'influence de ces entrées en couches sur la décharge neuronale de différentes manières.

Non seulement les propriétés fonctionnelles, les caractéristiques morphologiques de la Dendrite, le lieu et le regroupement des entrées affectent l'intégration dendritique d'entrées excitateurs, aussi les entrées inhibitrices supplémentaires à partir de terminaux GABAergiques un facteur déterminant pour l'efficacité des synapses glutamatergiques ^8,9. Ces différents aspects de l'intégration synaptique peuvent être idéalement étudiés en utilisant neurotransmetteur micro-iontophorèse, ce qui permet une application définie dans l'espace des différents neurotransmetteurs à des domaines dendritiques. Nous montrons ici comment mettre en place avec succès des micro-iontophorèse de glutamate et de GABA pour enquêter sur l'intégration du signal dans les neurones.

Pour cette application, à pointe finepipettes à haute résistance remplis de solutions de neurotransmetteurs concentrés sont utilisés. Ces pipettes sont positionnés à proximité de la membrane externe de la cellule, où les récepteurs de neurotransmetteurs sont situés. Une bonne visualisation des branches dendritiques est nécessaire. Le mieux est réalisé en utilisant des colorants fluorescents qui sont introduits via la pipette de patch. Ensuite, une très courte (<1 ms) d'impulsions de courant (dans la plage de 10 à 100 nA) est utilisé pour éjecter les molécules de neurotransmetteurs chargées. Avec ces courtes impulsions et de la rémunération de la capacité effective, potentiels ou courants post-synaptiques peuvent être évoqués avec précision temporelle et spatiale, ce qui signifie que l'emplacement de l'entrée excitatrice est connue avec précision. Glutamate micro-iontophorèse peut activer synapses dans un rayon défini, ce qui est inférieur à 6 um comme indiqué ici (Figure 1 ^9), mais il est également possible de parvenir à la résolution de la synapse unique ^10-12.

Heine, M., et al </em> a montré que la résolution spatiale rapide micro-iontophorèse peut même être ajusté à repérer tailles inférieures à 0,5 um, ce qui est plus petite que la taille des spots régulièrement obtenus avec uncaging deux photons de glutamate ^13. Avec rapide micro-iontophorèse, il est facilement possible d'utiliser deux ou plusieurs pipettes iontophorétiques et les placer à des endroits différents, même éloignés sur l'arbre dendritique. De cette manière, l'intégration des événements excitants, y compris ceux provenant de différentes voies, peut être étudiée. Il est également possible d'utiliser un glutamate et une pipette remplie par iontophorèse GABA dans le même temps. De cette façon, l'effet de l'inhibition GABAergique à différents emplacements par rapport à l'entrée d'excitation (en chemin, hors sentier inhibition) peut être étudiée. En outre, l'impact de l'inhibition par les interneurones ciblant les domaines neuronales spécifiques, comme dendrites distales, soma ou axones ^14, peut être étudiée en utilisant l'iontophorèse GABA. Dans les neurones en culture, rapide micro-iontophorèse offre la possibilité d'investigate distribution de synapse unique et les aspects élémentaires de la communication synaptique dans les neurones dans beaucoup plus de détails ^10,11.

Dans cet article, nous montrons en détail comment établir iontophorèse glutamate et de GABA pour l'utilisation dans des tranches de cerveau aigus, ce qui permet d'instruction intégration synaptique des entrées excitateurs et inhibiteurs en fonction de l'emplacement d'entrée, les forces d'entrée, et le moment, seul ou en interaction. Nous allons souligner les avantages et les limites de cette technique et comment résoudre avec succès.