Électrophysiologiques et Caractérisation morphologique des neurones Les circuits dans aiguë tranches cerveau en utilisant jumelés patch-clamp enregistrements

Microcircuits neuronaux entre deux neurones synaptiquement couplés sont les blocs de construction de réseaux à grande échelle dans le cerveau et sont les unités fondamentales de synaptique traitement de l'information. Une condition préalable pour la caractérisation de ces microcircuits neuronaux est de connaître la morphologie et les propriétés fonctionnelles des deux partenaires neurones pré- et post-synaptiques, le type de la connexion synaptique (s) et sa structure et son mécanisme fonctionnel. Cependant, dans de nombreuses études de connexions synaptiques au moins l'un des neurones dans un microcircuit ne est pas bien caractérisé. Il en résulte des protocoles de stimulation relativement non spécifiques souvent utilisées dans les études de la connectivité synaptique. Par conséquent, les propriétés structurelles et fonctionnelles du neurone présynaptique sont identifiées soit pas du tout ou seulement dans une mesure relativement faible (par exemple, l'expression des protéines marqueurs, etc.). Enregistrements appariés en combinaison avec coloration intracellulaire de marqueurs sUCH que biocytine, neurobiotin ou colorants fluorescents sont mieux adaptés pour l'étude de petites microcircuits neuronaux. Cette technique permet d'enquêter sur de nombreux paramètres structurels et fonctionnels d'une connexion synaptique identifiée morphologiquement en même temps.

Les soi-disant connexions monosynaptiques «unitaire» entre deux neurones ont été étudiés dans les deux régions corticales et sous-corticales du cerveau ^1-10 utilisant des préparations de tranche aigus. Initialement, microélectrodes tranchants ont été utilisés dans ces expériences; plus tard, l'enregistrement patch clamp a été utilisée pour obtenir des enregistrements de signaux synaptiques avec un niveau de bruit inférieur et une résolution temporelle améliorée.

Un progrès technique important est l'utilisation de contraste d'interférence différentiel à infrarouges (IR-DIC) ^14.11 optique, une technique microscopique qui améliore considérablement la visibilité et l'identification des neurones dans la tranche de cerveau de sorte qu'il devient possible to obtenir des enregistrements de connexions synaptiques identifiés visuellement ^15-17. En général, les enregistrements appariés sont effectuées dans des préparations de tranche aigus; que très peu de publications sont disponibles enregistrements de rapports de neurones reliés par des synapses in vivo ^18-20.

L'avantage le plus important d'enregistrements appariés est le fait qu'une caractérisation fonctionnelle peut être combiné avec une analyse morphologique à la fois la lumière et de l'électron niveau microscopique (voir, par exemple., ^7,16,21). Après le traitement histochimique, la morphologie dendritique et axonale de la paire de neurones reliés par des synapses est tracée. Par la suite, il est possible de quantifier les caractéristiques morphologiques telles que la longueur, la densité spatiale, l'orientation, patron de ramification, etc. Ces paramètres peuvent alors fournir une base pour une classification objective d'une connexion synaptique spécifique. En outre, contrairement à la plupart des autres techniques utilisées pour l'étude de rappro neuronalestivité, jumelé enregistrements permettent également l'identification des contacts synaptiques pour les connexions synaptiques unitaires. Cela peut être fait directement à l'aide d'une combinaison de microscopie optique et électronique ^16,21-27 ou en utilisant l'imagerie calcique ^28,29 des épines dendritiques. Toutefois, cette dernière approche ne excitateur mais pas des connexions inhibitrices peuvent être étudiés car elle nécessite l'influx de calcium par les canaux des récepteurs post-synaptiques.

En plus d'une analyse détaillée de la transmission synaptique chez un microcircuit couplé enregistrements neuronaux définies permettent également l'étude des règles de plasticité synaptique ^30,31 ou – en combinaison avec une application agoniste / antagoniste – la modulation de la transmission synaptique par les neurotransmetteurs tels que l'acétylcholine et de l'adénosine ^{32 33.}