Veloce micro-ionoforesi di glutammato e GABA: un utile strumento per indagare l'integrazione Synaptic

Neuroni nel sistema nervoso centrale ricevono una varietà di input sinaptici sul loro processi dendritici sottili e ramificate ^1. Lì, la maggioranza degli ingressi eccitatori dendritiche sono mediate da sinapsi glutamatergiche. Queste sinapsi possono essere attivati ​​in modo spazialmente distribuito, con conseguente integrazione lineare postsinaptica dei potenziali post-sinaptici eccitatori (EPSPs). Se le sinapsi vengono attivati ​​contemporaneamente e in prossimità spaziale sul dendrite, questi ingressi eccitatori possono essere integrati sovra-lineare e generano picchi dendritica ^2-5.

Inoltre, l'integrazione di ingressi eccitatori dipende dalla posizione dell'ingresso sull'albero dendritico. I segnali che arrivano alla regione ciuffo distale sono molto più attenuate rispetto ingressi prossimale a causa di filtraggio cavo ^6. Nell'ippocampo, ingressi lontane verso le dendriti apicali ciuffo sono generati da una regione del cervello differente rispetto a quelli su prossimale dendriTES ^7. Una domanda interessante è quindi, come ingresso sinaptica viene elaborato da diversi compartimenti dendritici e se l'integrazione dendritica regola l'influenza di questi ingressi a strati su neuronale in modi diversi.

Non solo le proprietà funzionali, le caratteristiche morfologiche del dendrite, la posizione e il clustering degli ingressi stanno interessando l'integrazione dendritica di input eccitatori, anche gli ingressi inibitori aggiuntivi da terminali GABAergici cruciale determinare l'efficacia delle sinapsi glutamatergiche ^8,9. Questi diversi aspetti dell'integrazione sinaptica possono essere idealmente studiati usando neurotrasmettitore micro-ionoforesi, che permette l'applicazione spazialmente definita di diversi neurotrasmettitori a domini dendritiche. Dimostriamo qui come stabilire con successo micro-ionoforesi di glutammato e GABA per indagare l'integrazione del segnale nei neuroni.

Per questa applicazione, a punta finealta resistenza pipette riempite con soluzioni concentrate neurotrasmettitori vengono utilizzati. Queste pipette sono posizionati vicino alla membrana esterna della cellula, dove si trovano i recettori dei neurotrasmettitori. È necessaria una buona visualizzazione dei rami dendritici. Ciò si ottiene utilizzando coloranti fluorescenti, che vengono introdotti attraverso la pipetta di patch. Poi un brevissimo (<1 msec) impulso di corrente (nell'intervallo di 10-100 nA) viene utilizzata per espellere le molecole del neurotrasmettitore cariche. Con queste brevi impulsi rapidi ed efficaci alle capacità, potenziali post-sinaptici o correnti possono essere evocate con alta precisione temporale e spaziale, il che significa che la posizione del input eccitatorio sia noto con precisione. Glutammato micro-ionoforesi può attivare sinapsi in un raggio definito, che è più piccolo di 6 ìm come qui mostrato (Figura 1 ^9), ma è anche possibile raggiungere sola risoluzione sinapsi ^10-12.

Heine, M., et al </em> mostrato che la risoluzione spaziale di fast micro-ionoforesi può anche essere regolata per individuare dimensioni inferiori a 0.5 micron, che è più piccolo di dimensioni dei punti regolarmente conseguiti con uncaging due fotoni di glutammato ^13. Con la veloce micro-ionoforesi è facilmente possibile utilizzare due o più pipette iontoforesi e metterli a diversi punti, anche lontani sull'albero dendritico. In questo modo, l'integrazione di eventi eccitatori, compresi quelli di differenti vie, può essere indagato. È anche possibile utilizzare un glutammato e GABA una pipetta riempita Iontoforetico contemporaneamente. In questo modo l'effetto di inibizione GABAergica in luoghi diversi relativi all'ingresso di eccitatorio (on-path, off-path inibizione) può essere studiato. Inoltre, l'impatto della inibizione da interneuroni di targeting specifici domini neuronali, come dendriti distali, soma o assoni ^14, può essere indagato mediante ionoforesi GABA. In neuroni in coltura, veloce micro-ionoforesi offre l'opportunità di investigate distribuzione sinapsi singolo e gli aspetti elementari della comunicazione sinaptica in neuroni in modo molto più dettagliato ^10,11.

In questo articolo si dimostra in dettaglio come stabilire ionoforesi glutammato e GABA per l'uso in fettine di cervello acuto, che permette di indagare l'integrazione sinaptica degli input eccitatori e inibitori in dipendenza della posizione di ingresso, i punti di forza di input, e la tempistica, da soli o in interazione. Noi evidenziare i vantaggi ei limiti di questa tecnica e su come risolvere i problemi con successo.