Translate this page to:
Italian
In JoVE (3)
- A cellula intera Recordings of Light Evocati eccitatorio Correnti Synaptic nel Slice Retinal
- Utilizzando il Granchio Ferro di Cavallo, Limulus Polifemo, In Vision Research
- Singola unità In vivo Registrazioni dal chiasma ottico di Rat
Other Publications (10)
Automatic Translation
This translation into Italian was automatically generated.
English Version | Other Languages
Articles by Christopher L. Passaglia in JoVE
JoVE General
A cellula intera Recordings of Light Evocati eccitatorio Correnti Synaptic nel Slice Retinal
1Program in Neuroscience, Boston University, 2Department of Biology, Boston University, 3Department of Biomedical Engineering, Boston University
Questo video mostra il processo di registrazione di tensione a cellula intera pinza nella fetta della retina della tigre salamandra acquatica. Dimostriamo la preparazione della fetta e come effettuare registrazioni di patch clamp durante la stimolazione visiva della retina.
JoVE General
Utilizzando il Granchio Ferro di Cavallo, Limulus Polifemo, In Vision Research
Department of Biomedical Engineering, Boston University
In questo video possiamo eseguire la registrazione elettroretinogramma, la registrazione del nervo ottico, e la registrazione intraretinica con il granchio americano a ferro di cavallo,
JoVE Neuroscience
Singola unità In vivo Registrazioni dal chiasma ottico di Rat
Department of Biomedical Engineering, Boston University
Cellule gangliari della retina trasmettere informazioni visive dall'occhio al cervello con sequenze di potenziali d'azione. Qui, dimostriamo come registrare le potenziali d'azione delle cellule gangliari singolo
Other articles by Christopher L. Passaglia on PubMed
Sensibilità Di Orientamento Delle Cellule Del Ganglion Nella Retina Del Primate
La forma bidimensionale del centro campo recettivo delle cellule gangliari della retina macaco è stata determinata misurando le risposte a drifting reticoli sinusoidali di diversa frequenza spaziale e orientamento. Le risposte della maggior parte delle cellule alle alte frequenze spaziali dipendevano da grattugiare orientamento, che indica che i loro centri non erano circolarmente simmetrici. In generale, centro forma è stato ben descritto da un'ellisse. L'asse maggiore dell'ellisse tendevano a puntare verso la fovea o perpendicolare a questa. Cellule via parvocellulare avevano maggiore ellitticità centro magnocellulari delle cellule del percorso; il rapporto mediano dell'asse maggiore-minore era 1.72 e 1,38, rispettivamente. Cellule via parvocellulare avevano anche centri che erano spesso bimodale in forma, suggerendo che hanno ricevuto input cella chiazze cono/bipolare. Possiamo concludere che la maggior parte delle cellule gangliari nella retina del primate hanno allungato il campo recettivo centri e quindi mostrano sensibilità di orientamento.
Velocità Di Trasmissione Di Informazioni Delle Cellule Gangliari Della Retina Gatto
Per valutare le informazioni codificate nella retina spike treni e come potrebbero essere decodificato dal destinatari dei neuroni nel cervello, abbiamo registrato da singoli cat X e cellule gangliari Y e visivamente stimolato li con modelli modulate in modo casuale di vari contrasti e configurazione spaziale. Per ogni modello, abbiamo stimato il tasso di informazioni delle cellule usando algoritmi lineari o non lineari e per alcuni modelli misurando direttamente le distribuzioni di probabilità di risposta. Mostriamo che i treni di spike cellule gangliari contengono informazioni dal centro del campo recettivo e surround, che la centrale e surround hanno simili capacità di segnalazione, che antagonismo tra i meccanismi riduce la trasmissione di informazioni, e che il tasso totale di informazioni è limitato. Mostriamo anche che un algoritmo di decodifica lineare è in grado di catturare tutte le informazioni disponibili nella retina spike treni su ingressi debole, ma manca una sostanza quantità circa ingressi forte. Per lo stimolo più forte che abbiamo utilizzato, il tasso di informazioni del miglior decoder lineare una media di 40-70 bit/s attraverso il ganglio cell tipi, mentre il tasso direttamente misurato era di circa 20-40 bit/s maggiore. Questo implica che, in determinate condizioni di stimolo, informazioni visive sono codificati nella struttura temporale della retina spike treni e che un algoritmo di decodifica non lineare è necessario per estrarre le informazioni temporaneamente codificate. Utilizzando i treni spike simulato, ci dimostrano che gran parte della struttura temporale può essere spiegato dalla soglia per la generazione di spike ed è non necessariamente indicativo di un complesso codifica Schema.
Impatto Del Rumore Sulla Retina Di Codificazione Di Segnali Visivi
Rumore neurale introduce incertezza circa i segnali codificati in treni spike neurale. A causa dell'incertezza dei neuroni possono trasmettere in modo affidabile una quantità limitata di informazioni. Questa quantità è difficile da quantificare per i neuroni che combinano i segnali e rumore in maniera complessa, come molti studi sarebbero necessari per stimare con precisione la distribuzione di probabilità congiunta di stimolo e di risposta neurale. Il compito è sperimentalmente trattabili, tuttavia, per i neuroni che combinano i segnali con rumore additivo gaussiano. Per tali neuroni, la distribuzione di probabilità congiunta è ben definita e tassi di trasmissione di informazioni possono essere calcolati dalle stime del rapporto segnale-rumore. Qui usiamo analisi spettrale di potenza per specificare i contributi di segnale e rumore di retina di codifica delle informazioni visive. Mostriamo che in treni di cellule gangliari gatto spike potenza di rumore è minimo e costante alle frequenze temporali da 0,3 a 20 Hz e che aumenta a frequenze superiori ad un livello di plateau che in genere dipende dal contrasto di stimolo. Mostriamo anche che prova-prova fluttuazioni nell'ampiezza del rumore alle differenti frequenze sono uncorrelated e normalmente distribuite. Anche se la dipendenza di contrasto indica che rumore alle alte frequenze temporali nonlinearly contribuisce ai treni di spike delle cellule gangliari, le cellule della corteccia visiva primaria non sono noti per rispondere alle modulazioni stimolo > 20 Hz. quindi, rumore in uscita della retina apparirebbe bianco, additivo e gaussiana dalla loro prospettiva. Questo semplifica notevolmente l'analisi della trasmissione di informazioni dall'occhio alla corteccia visiva primaria e forse altre regioni del cervello.
Curve Di Calibrazione Del Tono-Pen XL Per Gatti, Mucche E Pecore
L'obiettivo di questo studio era quello di fornire le curve di calibrazione per correggere le misurazioni della pressione intraoculare (IOP) ottenute mediante il tonometro Tono-Pen XL in gatti, mucche e pecore. Dodici occhi da 9 gatti, 13 occhi da 7 vacche, 10 occhi da 5 pecora sono stati utilizzati. La camera anteriore dell'occhio è stata cannulata (immediatamente post mortem) in vivo, in situ o ex vivo con un ago sottile e IOP era varia da 10 a 90 mmHg in passi di 10 mmHg regolando l'altezza di un salino serbatoio collegato all'ago. Per ogni impostazione di pressione, sono state fatte diverse letture di IOP mediante il tonometro. Il rapporto tra Tono-penna lettura e impostazione di manometro è stato lineare sopra l'intera gamma di misurazione. Tuttavia, la pendenza della retta di regressione dei dati deviato significativamente da 1 e indicato che lo strumento sistematicamente sottovalutato IOP. Per i gatti la pendenza media era 0,62 e per le mucche e le pecore era 0,72 e 0,69, rispettivamente. Per gli animali di quest'ultimi, la linea di regressione aveva anche un'intercetta diversa da zero di circa 4,5 mmHg. Risultati simili sono stati ottenuti da in vivo ed ex vivo occhi e con diversi tonometri XL Tono-Pen. Sebbene sia stato sviluppato per l'uso su esseri umani, il Tono-Pen XL è in grado di fornire misurazioni precise e riproducibili di IOP in gatti, mucche e pecore quando opportunamente tarati da manometria. Le curve di calibrazione fornito qui e implicitamente quelli riportati per altri animali usando questo tonometro, differiscono in pendenza da quelli misurati con modelli precedenti di Tono-Pen. La riproducibilità delle curve che abbiamo ottenuto implica che possono essere utilizzati per correggere le letture di IOP dal Tono-Pen XL quando manometria non è possibile.
Modelli Di Risposta Temporale Complessi Con Un Semplice Circuito Della Retina
La retina può rispondere a una vasta gamma di funzioni di input visivi. È stato recentemente riportato che la retina può anche riconoscere complicati modelli input temporale e segnalare violazioni nei modelli. Quando è stata presentata una sequenza di lampeggi, cellule gangliari espone una varietà di profili e molte cellule hanno mostrate una "omesso di stimolo risposta" di infornamento (OSR), in cui hanno sparato fortemente se è stato omesso un flash in sequenza. Abbiamo esaminato le origini sinaptiche del PPR di registrazione correnti sinaptiche eccitatorie dalle cellule gangliari della retina Salamandra in risposta alle sequenze flash periodici. Coerente con le precedenti registrazioni di spike, cellule gangliari espose un PPR nella loro risposta corrente e il PPR spostato nel tempo con un cambiamento nella frequenza dei lampi tale che esso potrebbe predire quando il prossimo flash dovrebbe avere si è verificato. Anche se il comportamento può sembrare sofisticato, mostriamo che il PPR in su cellule gangliari può rappresentare un semplice modello lineare-non lineare con una soglia di spike e che la varietà di profili complessi infornamento visto in altre cellule gangliari può essere spiegata con l'aggiunta di contributi provenienti dal via fuori. Discutiamo il fisiologico e risultati di simulazione e le loro implicazioni per la comprensione della retina meccanismi di elaborazione delle informazioni visive.
Lo Scarico Effettuato Delle Cellule Gangliari Retiniche Di Ratto
Potenziali d'azione sono stati registrati da fibre di cellule gangliari della retina ratto in presenza di un campo uniforme, e il modello di scarico effettuato è stato caratterizzato. Spike treni registrarono sotto ketaminexylazine. La maggior parte delle cellule era distribuzioni intervallo multimodali, con il primo picco nella gamma di 25.00.97). Entrambi ON e OFF cellule mostrano seriale correlazioni tra gli intervalli interspike adiacenti, mentre su cellule inoltre ha mostrato correlazioni di secondo ordine. Cellule con distribuzione multimodale intervallo ha mostrato un forte picco alle alte frequenze nel potere spettri nella gamma di 28,9-41,4 Hz. oscillazioni erano presenti entrambe condizioni di anestetico e mantenuta al buio a una frequenza leggermente inferiore, che implica che le oscillazioni sono generate indipendentemente da qualsiasi stimolo luminoso ma possono essere modulate dal livello di luce. La frequenza di oscillazione varia leggermente tra le cellule dello stesso tipo e nell'occhio stesso, suggerendo che più oscillatori generando meccanismi esistono all'interno della retina. Le celle con le oscillazioni ad alta frequenza sono stati descritti anche da un modello di integrazione-e-il-fuoco con l'ingresso consistente di rumore gaussiano più una sinusoide, dove la fase è stata jittered in modo casuale, per tenere conto della larghezza di banda presente nelle oscillazioni.
Effetti Della Stimolazione Remoto Sull'attività Modulata Delle Cellule Gangliari Della Retina Gatto
L'output delle cellule gangliari della retina dipende da aspetti globali e locali della scena visiva. Settore ricettivo locale è ben studiato e classicamente è costituito da un centro eccitatorio lineare e un lineare surround antagoniste. Il campo recettivo globale contiene piscine di subunità non lineari che sono ampiamente distribuite in tutta la retina. Le piscine di subunità mediano in modo incerto vari comportamenti non lineari delle cellule gangliari, come raddoppiarsi di frequenza temporale, soppressione saccadica e l'adattamento di contrasto. Per chiarire i meccanismi della funzione di subunità, abbiamo esaminato sistematicamente l'effetto dei modelli di grattugia remoto sull'attività di spike delle cat X - e Y-type del ganglion cellule in vivo. Vi presentiamo la prova per due tipi di subunità distinte basato su relazioni spatiotemporal tra le non linearità di risposta elicitata da remoto alla deriva e grate inversione di contrasto. Un tipo di subunità è eccitatorio e attivato da grate di circa 0,1 cicli per grado, mentre l'altro è attivato da grate di approssimativamente 1 ciclo per grado e inibitorio. Le due piscine di subunità contribuiscono ad un meccanismo di controllo del guadagno globale che modula differenzialmente ganglio cell response dynamics particolarmente per cellule ON-center, dove stimolazione subunità inibitori ed eccitatori rispettivamente rende risposte a contrasto antipreferred e preferito passaggi più transitori. Mostriamo che la subunità eccitatorie anche hanno una profonda influenza su ottimizzazione spaziale, trasformando le cellule da passa-basso in filtri passa-banda. Basato sulla differenza di gaussiane modello si adatta alla regolazione curve, attribuire la selettività maggiore banda a cambiamenti nella forza di centro-surround e la fase relativa e non centro-surround dimensione. Un modello concettuale del campo ricettivo extraclassical che potrebbe spiegare molti fenomeni osservati è discusso.
Adattamento Di Cellule Gangliari Della Retina Alle Fluttuazioni Piccole Luminanza
Per ospitare il livello di ingresso gamma sulla quale il sistema visivo opera all'interno della gamma stretta uscita dei neuroni spiking, retina regola la sensibilità per il livello medio di luce così che le cellule gangliari della retina possono fedelmente segnale contrasto o relative deviazioni dalla luminanza media. Data la vasta gamma di funzionamento del sistema visivo, la maggior parte del lavoro sull'adattamento di luminanza ha coinvolto logaritmiche cambiamenti nel livello di luce. Segnaliamo che guadagno di luminanza controlli sono reclutati per notevolmente piccole fluttuazioni nella luminosità così. Utilizzando registrazioni spike dal tratto ottico ratto, mostriamo che risposte delle cellule gangliari a un breve lampo di luce sono modulate in ampiezza da fluttuazioni locali sfondo poco quanto 15% contrasto. La scala di tempo del controllo guadagno è rapida (< 125 ms), almeno sulle cellule. Il locus della retina di adattamento precede il generatore di spike cellule gangliari perché risposta guadagno cambiamenti di cellule erano non correlati con il tasso di infornamento. Il meccanismo sembra risiedere all'interno della rete interna della retina e non in fotorecettori, perché i profili di adattamento di sopra e fuori le cellule hanno differito da notevolmente. Le modifiche di guadagno risposta seguono la legge di Weber, suggerendo che i meccanismi di rete di adattamento di luminanza descritto nel precedente lavoro modula sensibilità delle cellule gangliari della retina, non solo quando ci muoviamo tra illuminazione diversi ambienti, ma anche la nostra scansione occhi una scena visiva. Infine, ci mostra che ampiezza di risposta è uniformemente ridotto per Flash su uno sfondo modulato che ha contrasto spaziale, che indica che un altro controllo di guadagno che integra i segnali di luminanza nonlinearly sopra spazio opera all'interno del centro campo recettivo delle cellule gangliari del ratto.
Spike Pattern Di Neuroni Di Output Dell'orologio Circadiano Limulus Di Infornamento
Gli occhi laterali della Nebulosa del granchio a ferro di cavallo (Limulus polyphemus) mostrano un ritmo quotidiano nella sensibilità visiva che è mediata da segnali nervosi efferenti da un orologio circadiano nel cervello di granchio. Come questi segnali comunicano messaggi circadiani non è noto per questo o altri animali. Qui gli autori descrivono in dettaglio quantitativo che il modello di infornamento spike di clock output neuroni nella vita horseshoe granchi e discutere il possibile significato orologio organizzazione e funzione. Fibre efferenti spike treni furono registrati extracellularly per diverse ore a giorni, e in alcuni casi, il elettroretinogramma contemporaneamente è stata acquisita per monitorare la sensibilità degli occhi. Statistiche caratteristiche del singolo - e multifibra registrazioni sono state caratterizzate tramite distribuzione di intervallo, correlazione e analisi spettrale di potenza. Gli autori riportano che efferente feedback agli occhi ha diverse scale della struttura temporale, costituito da pluricellulari scoppi di picchi di quel gruppo in cluster e i pacchetti di cluster che ripetere per tutta la notte e scompaiono durante il giorno. Tranne vicino al tramonto e l'alba, le raffiche si verificano ogni 1-2 sec in grappoli di 10 a 30 scatti separati da uno o due minuti di silenzio. All'interno di una raffica, ogni neurone di output genera tipicamente un singolo picco con un ordine preferito, e gli intervalli tra scoppi e cluster sono correlati positivamente in lunghezza. Gli autori riportano anche che attività efferente è fortemente modulata dalla luce di notte e che solo un breve flash ha forte impatto sull'uscita dell'orologio. Il modello di infornamento multistrato è probabilmente importante per guidare i ritmi circadiani negli occhi e altri organi bersaglio.
Proprietà Spaziali Campo Recettivo Delle Cellule Gangliari Retiniche Di Ratto
Il ratto è un popolare modello animale per la ricerca di visione, ma ci sono poche informazioni quantitative circa le proprietà fisiologiche delle cellule che forniscono il suo cervello con input visivi, le cellule gangliari della retina. Non è chiaro se i topi possiedono anche la serie completa di tipi di cellule gangliari trovato in altri mammiferi. Poiché tali informazioni sono importante per valutare modelli roditore della malattia visiva e chiarire la funzione delle cellule di omologhe ed eterologa in diversi animali, abbiamo registrato da cellule gangliari del ratto in vivo e sistematicamente misurata loro proprietà campo ricettivo spaziale (RF) spot, corona, e i modelli di griglia. La maggior parte delle cellule registrate portava somiglianza al gatto X e Y celle, esibendo le risposte vivace, centro-surround RFs e sommatoria spaziale lineare o non lineare. Gli altri somigliava a vari tipi di cellule di mammifero W, comprese cellule locali-bordo-rivelatore, soppressa dal contrasto e un tipo insolito con un contorno di ON-OFF. Essi generalmente esposte risposte pigra, RFs più grandi e più bassa reattività. La responsività di picco di cellule (tipo Y) vivace non lineare è stato intorno a due volte quello delle cellule (X-type) vivace lineare e parecchi piega che delle cellule pigra. Le dimensioni di RF delle cellule brisk-lineari e non lineari-vivace era indistinguibile, con media center e surround diametri di 5,6 ± 1,3 e 26.4 ± 11.3 deg, rispettivamente. In contrasto, il diametro di centro di cellule pigro registrate in media 12,8 ± 7,9 deg. La dimensione di RF omogenea di cellule vivace del ratto è a differenza di quella del gatto X e cellule delle y, e sua implicazione per quanto riguarda il ruolo putativo di questi tipi di cellule due gangliari nella segnalazione visiva è discusso.
