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Articles by Shigeyoshi Fujisawa in JoVE
JoVE Neuroscience
移动硅探针的神经行为鼠害的大型记录
1Center for Molecular and Behavioral Neuroscience, University of New Jersey, 2Center for Interdisciplinary Research in Biology, Collège de France, 3Janelia Farm Research Campus, Howards Hughes Medical Institute, 4Deptartment of Psychology, University of Wisconsin at Milwaukee
我们描述了多个单单位的大型录音和行为与硅探针的啮齿动物的局部场电位的方法。驱动器制造，探针附着到驱动器和探针植入过程容易复制足够的细节说明。
Other articles by Shigeyoshi Fujisawa on PubMed
人脑组织的单个神经元细胞金属元素的调查。
本报告的目的是介绍的同步辐射 x 射线荧光 （SRXRF） 谱，潜力，描述此方法映射到应用程序从受阿尔茨海默病 (AD) 的脑组织神经元中金属元素的量化。在此研究中，明确获得某些单个神经元内的铁、 锌、 钙的图像了。有高度的锌与单元格的人群中较低和较高水平的 Ca 的 Ca 之间的相关性。这些结果表明进一步调查人数较多的 SRXRF 光谱的神经元可能有助于推动机制在人类脑组织，包括那些受 AD 金属诱导细胞变性的知识。
活动诱发容量 Ca2 + 条目： 突触可塑性的影响。
Ca2 + 涌入由胞内 Ca2 + 存储控制，称为店面式经营 Ca2 + 条目 （SOC），发生在不同的真核细胞，但中枢神经系统神经元赋有 SOC 能力和它们可能如何运作是否已经有争议的问题。我们使用 Ca2 + 成像，出现在体外培养海马锥体神经元的 SOC 存在的证据。内部 Ca2 + thapsigargin 的存储消耗造成细胞内 Ca2 + 提升，致使 SOC 通道抑制剂 2 aminoethoxydiphenyl 硼酸 （2-建业)，SKF96365，和 La3 +。有趣的是，这些抑制剂也在加速 NMDA 诱导 Ca2 + 瞬变的腐烂而不会影响其峰值振幅。此外，SOC 通道抑制剂减毒破伤风诱导树突状 Ca2 + 积累和在沙弗抵押品 CA1 长时程突触在海马脑片的筹备工作。这些数据表明之间的新型关系离子型受体激活 SOC 和神经可塑性。
BDNF 大大提高了穗富达混沌神经振荡。
信息处理在中枢神经系统中具有根本重要性振荡活动和其非线性动力学。在这里我们表明，在非周期振荡、 脑源性神经营养因子 (BDNF)、 神经营养因子家族的成员增强了动作电位在穗可靠性和时间精度方面的准确性。体外培养海马神经元显示不规则振动的膜电位正弦 20 Hz 体细胞电流注入，高产摇摇晃晃轨道中的相空间，即一个奇怪吸引子的回应。BDNF 的应用概况压制这种不可预知的动力学和稳定膜电位波动，导致节奏射击。即使在复杂的振荡 40 Hz （gamma） 5 Hz (theta) 承运人对外界的刺激所致，源性神经营养因子治疗神经元生成更精确定时峰值，即相位锁定射击，加上 theta 阶段岁差。这些现象被敏感的受体酪氨酸激酶抑制剂 K252a，和出现 BDNF 诱发 Na(+) 当前所致。这些数据是药理内源性混沌控制的第一个迹象。BDNF 削弱穗时间抖动的歧义，从而可能确保神经编码如穗时间依赖的突触可塑性。
脑源性神经营养因子诱导海马 Hyperexcitable 折返。
异常发芽和苔藓纤维 (MF) 神经轴突的突触重组的颞叶癫痫患者海马中常见，导致形成海马兴奋性反馈回路，复发性癫痫发作的假定细胞基础。我们使用 ex 体内海马文化，显示长时间多动诱使 MF 发芽和由此产生的网络重组和该脑源性神经营养因子 (BDNF) 是必要的、 足以唤起这些致病性的 plasticities。Hyperexcitation 诱导 MF 通路，介导 L 型 Ca2 + 通道效应源性神经营养因子蛋白表达的上调。神经营养因子受体酪氨酸激酶 (长野) B 抑制剂 K252a 或功能阻止反源性神经营养因子抗体阻止诱发多动症 MF 发芽。即使下神经活动的封锁，BDNF 的门，但没有其他分区域的本地应用程序是能够启动 MF 弥漫性轴索重塑，最终导致齿状的兴奋性。染颗粒细胞与显性负 TrkB 阻止轴突分支。因此，L 型 Ca2 + 通道的过度激活导致颗粒细胞表达 BDNF，并 BDNF extracellularly 公布刺激 TrkB 受体目前的 MFs 诱使轴突分支，可能设立 hyperexcitable 齿状电路的肝门部的网段上。
从内存跟踪 Chronometric 读出： 伽玛频电场刺激新兵在大鼠 CA3 网络定时经常性活动。
同步人口活动是普遍存在的中枢神经系统的神经元和实验被捕获为振荡电场，其中频率可以表示状态的神经回路，例如 theta (大约 5 Hz) 和伽玛 （大约 40 赫兹）。但是，这种场振荡，不只是一个连贯的神经元活动的结果。他们也可能会在大脑中的信息处理中发挥积极的作用。在此研究中，我们注意到在体外培养海马 CA3 锥体细胞响应的单脉冲刺激与单突触和 polysynaptic 潜力和发射峰值后可变的延迟发生。穗延迟的可变性大大减少在场微弱电场振荡，尤其是在伽马射线波段频率范围内，本身引起阈下膜电位只小波动，振荡的情况下，这种效果抑制 NMDA 受体活性的封锁。此外，在发射峰值滞后时间更改如果经济刺激计划应用于强加的伽玛振荡的不同阶段。这些结果可能表明背景场振荡作为胞外时间参考，并保证准确和稳定解码皮质反馈网络中存在内存跟踪。
动态神经突触的突触历史档案： 在大鼠突触效能状态依赖重新分配海马 CA1。
塑料修改的突触强度是假定机制的基本信息在大脑中，包括内存存储，处理信号一体化和筛选。我们在这里介绍了短期和长期的突触可塑性的动态相互作用。在大鼠海马的 CA1 神经突触长时程增强 (LTP) 和抑郁症 (有限公司) 的诱导陪同的短期的可塑性，称为突触效能 (RSE) 的分配配置文件中的更改。注册结构工程师 presynaptically 表示，部分与持久性改建中超极化激活 I(h) 通道活动相关联。已经强化神经突触就是仍有能力对 LTP 触发的额外刺激反应中显示注册结构工程师。引人注目的是，注册结构工程师甚至后逆转的 LTP 或有限公司发生，也就是说，同一突触后可以显示不同级别的短期可塑性而不改变突触效能爆裂突触前烧成，烧成率相关的方式从而调节穗传输中的初始峰值。因此，长期突触可塑性的历史在短期的可塑性，窗体中注册和注册结构工程师扩展的信息存储容量的突触神经元操作中添加功能的复杂性的另一个层面。
单个神经元可以诱发相变皮质经常性网络的多个内部状态。
波动的皮层神经元的膜电位转介往这里内部状态，是必不可少的大脑功能，但很少人了解这些内部国家如何产生和维持不变，或什么确定这些状态之间的转换。我们从海马 CA3 锥体细胞扩增执行胞内录音，发现神经元显示多个和分层的内部状态，这链接到胆碱能活动，其特点是由几个电源中膜潜在动力的法律结构。从邻近的神经元的多段录音显示内部状态是神经元，该值指示在本地网络中任何给定单元格的内部状态可以表示网络活动状态之间协调一致。单个神经元的反复的刺激随着时间的推移导致转换到不同的内部状态，在刺激的神经元和相邻的神经元。因此，单个单元格激活是足以改变整个本地网络的状态。随着国家转向更积极的级别，德尔塔-和 γ-频率组件开发的阈下振荡形式。状态转换关联膜电导的改变，但都没有伴随潜在逆转的改变。这些数据表明经常性的网络组织的单个神经元的内部状态，到通过网络活动与平衡的兴奋与抑制，同步和本组织是离散、 异构和动态性。因此，神经元国家反映一个活跃的网络，新型的动态演示和灵活的大脑皮质的阶段。
行为依赖短期大会动态内侧前额叶皮层。
虽然短期可塑性被认为皮质计算中发挥重要作用，其作用上的轴承，期间行为的实证证据是稀缺的。在这里我们寻找短期可塑性罚款时间刻度生理上已查明的锥体细胞和 interneurons，对大鼠工作记忆内侧前额叶皮层的同时记录人口峰值状态关系中的签名。在更广泛的时间尺度上按顺序组织的短暂活跃神经元可靠区分不同轨迹的迷宫中大鼠。更精细的时间尺度，指认单突触相互作用跨任务以外的神经元的影响 co-varying 烧成率统计会计的各个方面反映了短期的可塑性，在其动态和可预测的调制。寻求这种影响的潜在机制，我们发现证据为射击模式依赖便利和抑郁，以及突触前巧合对突触后目标发射正文效果。
夹卷的皮层神经元和海马 Theta 节奏的伽马振荡。
尽管已默许假定海马施加对皮层网络的影响，这一进程的机制还不太清楚。我们审查了是否和如何海马 theta 振荡影响皮层大会模式通过在多个皮层区域，包括躯体感觉区和前额叶皮层在大鼠和小鼠的表现记录单个单元格和瞬态伽玛振荡的人口。皮层伽马射线爆发层流分析显示多个不同频率和位置，这空间上的局限，同步本地组神经元的 γ 振荡器。假定锥体细胞和 interneurons，以及本地化的伽玛振荡中所有记录的皮层领域的很大一部分是由海马 theta 节奏有偏见的阶段。我们推测颞皮层伽玛振荡器由海马 theta 协调是一种机制，在空间上广泛皮层程序集包含的信息可以同步传输到海马的联想网络。
4 Hz 的频率振动自适应同步前额叶，腹侧背盖区，和海马的活动。
网络振荡支持瞬时通信跨大脑结构。我们在这里展示，对老鼠、 任务相关 (PFC) 内侧前额叶皮层、 海马和腹侧被盖区 （VTA) 工作记忆的关键区域神经元活动协调由 4 hz 的频率振荡。加突出的电源和 PFC 和 VTA 4 hz 的频率振动的连贯性和伽玛电源在这两种结构及其相位调制任务的工作内存部分在场。PFC 和海马神经元的子集预测大鼠的轮选择。目标预测 PFC 锥体神经元是更强烈阶段锁定 4 hz 的频率和海马 theta 振荡大于 nonpredicting 的单元格。4 Hz 的频率和 theta 振荡是相耦合和共同调制伽玛波和全氟化碳、 VTA 和海马神经元峰值。因此，多路复用的计时机制 PFC-VTA-海马轴中可能支持信息的处理，包括工作记忆。
