The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Russian was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
Department of Biology, University of Kentucky
Wu, W. H., Cooper, R. L. Physiological Recordings of High and Low Output NMJs on the Crayfish Leg Extensor Muscle. J. Vis. Exp. (45), e2319, doi:10.3791/2319 (2010).
Мы подробно объяснить, как представить и проведения электрофизиологических записей синаптических ответов на высоких (фазовый) и низкого (тонизирующий) нейронов мощность двигателя иннервирующих разгибателей мышц в ходьбе нога раков. Отдельные различия присутствуют в физиологии и морфологии фазической и тонической нервных окончаний. Тоник аксона содержит намного больше митохондрий, что позволяет ему принимать жизненно важные пятна более интенсивно, чем фазовый аксона. Тоник терминалы варикоз, и фазовый терминал нитевидные. Тоник терминалы низкой в синаптической эффективности, но показать драматические способствовало ответов. В противоположность этому, фазовый терминалов с высоким содержанием квантовой эффективности, но показать синаптической депрессии с высокой частотой стимуляции. Квантового выхода измеряется с фокусным электрода macropatch размещаются непосредственно над визуализированы нервных окончаний. Оба фазической и тонической терминалы иннервируют же мышечных волокон, что позволяет предположить, что врожденные различия в нейронах, а не дифференциальной ретроградной обратную связь от мышц, составляют морфологические и физиологические дифференциации.
1) Введение
Моторных нейронов общаться с мышечных волокон в синапсах, которые совместно именуемые нервно-мышечном соединении (NMJ). NMJs может быть легко доступен в большинстве подготовки раков мышцы. Многие из раков NMJs продемонстрировать не-пики возбуждающих постсинаптических потенциалов (ВПСП), аналогичные градуированных электрических сигналов, генерируемых в постсинаптических дендритов в ЦНС млекопитающих или подпороговых ответов отмечено в NMJs позвоночных (Вирсма и Ван Harreveld, 1938; Кац и Kuffler, 1946) . Раков NMJs может служить фундаментальным синаптических модели обеспечения общей взглянуть на синаптическую передачу и синаптической дифференцировки.
Как правило, моторных единиц регулируют аспекты поведения животных с помощью типа синаптической связи на NMJs и свойства мышц. Так как первое наблюдение "быстрых" и "медленные" мышечные сокращения в крабов и раков ближе мышц (Lucas, 1907, 1917), подобно мышечной сократительной дифференциация была описана в других раков мышц типов, таких как брюшной сгибатели (Kennedy & Такеда, 1965 , б) и разгибателей конечностей (Van Harreveld и Вирсма, 1936). "Быстрые" сокращения инициировать быстрые ответы. Например, флип раков хвост быстро поведения. "Медленный" сокращений поддерживать медленные движения и помогают поддерживать позу (Bradacs и соавт., 1997). В соответствии с "быстрыми" и "медленные" мышечные сокращения, "фазовый / высокая производительность» и «тоник / низкий выход" широко используется для описания моторных нейронов. Разница в скорости и времени мышечного сокращения в части, связанной с пресинаптической различия в синаптические структуры и синаптической силы (King и соавт., 1996). Миофибриллярных белка изоформы выражение также имеет важное значение в сократительной различия, но в препаратах как и мышцы ног разгибателей, в котором дано волокна иннервируются обоими типами моторных нейронов, акцент делается на синаптическую различий терминалов, так как доля терминалов же клетки-мишени (Mykles и соавт., 2002). В более раннем исследовании рассмотрены два возбуждающих аксонов двигатель ногу разгибателей и описал фазической и тонической фенотипы (Bradacs и соавт., 1997). В этом отчете мы показываем, как выполнить рассечение и получить записи, чтобы другие могли продолжить изучение свойств синаптической дифференциации этих нервных окончаний.
Просмотров с просвечивающей электронной микроскопии, различные ряда секций, полученных из тонизирующее и фазовый терминалов на раков мышц разгибателей ног, показало, что тоник терминалы содержат больше RRP пузырьки, чем фазовый терминалов; митохондрий более распространены в тонических нейронов и синапсов на фазовый терминалы более сложные, чем те, на низкой выходной синапсов, так как они содержат множество активных зон с различным интервалом (Миллер и др., 2002; Джонстон и др., 2008;. Король и др., 1996;.. Bradacs и др., 1997). Низким выходным клеммам тоник также более восприимчивы к повышению синаптической передачи с серотонином нейромодулятора (5-HT), чем фазовый терминалов (Cooper и соавт., 2003).
Тот факт, что тоника и фазической NMJ присутствуют на тех же мышечных волокон облегчает оценку пресинаптических разногласия по данной мышечных волокон и для решения вопросов мышечной усталости, депрессии и синаптических синаптических говорить крест. Различные вопросы еще предстоит решить в этой подготовке, например, является ли Существуют различия в постсинаптической плотности рецепторов и подтипов глутаматных рецепторов в постсинаптической цели тонизирующее и фазовый терминалов, но лучше понять фундаментальные различия в анатомии и физиологии этих два моторных единиц поможет в создании более глубоких знаний. Надеюсь, что основополагающие принципы узнал в этом синаптические препарат будет применима и к другим синапсов в различных препаратов и увеличит будущие исследования в этой модели синаптической раков.
2) методы









Рис 10А: Индивидуальные терминалы фазической и тонические нейроны окрашивали 4-Ди-2-ASP. Обратите внимание, варикоз на тоник терминалов и тонкий характер фазовый терминалов. 

3) Физиологические профили




4) квантильного Ответы



Мы показали в этом докладе, как анализировать, записывать и количественно синаптических ответов в уникальной раков нервно-мышечной подготовки, в которых оба высоких и низких выходных клемм иннервируют же мышечных волокон. Нервно-мышечные препараты в раков имеют много преимуществ по сравнению с позвоночными переходы нервно-мышечной, так как только несколько возбуждающих моторные нейроны необходимы для иннервируют мышцы, и так как нейроны могут быть идентифицированы с подготовкой к подготовке (Этвуд, 1976). Кроме того, возбуждающих нейротрансмиттеров является глутамат и возбуждающих постсинаптических потенциалов (ВПСП) оцениваются, таким образом, биофизических свойств градуированных события аналогичны дендриты нейронов в ЦНС позвоночных. Квантовых токов, однако, можно наблюдать непосредственно на постсинаптические участки (Cooper и соавт., 1995).
Повторяющиеся 5 Гц стимуляции нерва фазовый приводит к большим ВПСП, которые становятся значительно подавлен в течение нескольких минут. Этот тип депрессия распространена в членистоногих фазовый нервно-мышечного соединения (Этвуд и Купер, 1996). Наличие тоник терминалов наряду фазовый терминалов позволяет оценить, является ли или нет постсинаптических целевых значительно изменяться во время и после депрессии фазовый двигательных нейронов. Кроме того, низкая выходных клемм обеспечивают хорошую подготовку для расследования механизмы, лежащие в основе синаптической процедур (Десаи-Шах и др., 2008;. Десаи-шаха и Купер, 2009)
Высокие выходные клеммы обеспечивают игровую площадку для исследования модуляции скорость синаптической депрессии и процесс восстановления. Доступное и жизнеспособной препараты должны помочь в расшифровке механизмы, лежащие в синаптической депрессии. В этом разгибателей подготовки ногу раков, экзогенные применения серотонина является еще одним инструментом для расследования восстановления синаптической депрессии и, возможно, из средств содействия расследованию мобилизации синаптических пузырьков бассейнов. Этот препарат содержит несколько экспериментальных преимущества, поскольку отдельные мышечные волокна иннервируются как фазической и тонической моторных нейронов.
Так как серотонин повышает количество пузырьков, которые высвобождаются с вызывали раздражение, и, поскольку она способствует восстановлению в период депрессии, совершенно очевидно, что есть некоторая модуляция пузырь бассейны для повышения вероятности слияния с серотонином настоящее время (Джонстон и соавт., 2008 ; Логсдон и др., 2006;. Sparks и др., 2004).. Модели, которые могло бы объяснить динамику пузырька пулах в пределах пресинаптического нерва терминал во время низких частот стимуляции, в отличие от депрессивного состояния, также должны быть рассмотрены среди различных экспериментальных протоколов, которые можно с этого препарата.
Было отмечено, в других системах, что около 30% от пузырьков бассейн подвергается быстрой утилизации, в то время как остальные переработаны пузырьки проходят традиционные медленный путь переработки через эндоплазматический ретикулум (Harata и др., 2001;. Цяня и др.. , 2001). Такое двойное пути могут также присутствовать в этой системе. Если АТФ не хватает в подавленном состоянии из пресинаптических терминал, то стыковки и расстыковки не могли бы произойти, таким образом, еще много выгружены везикулы останется на уровне синаптической поверхности. Так как больше пузырьков быстро высвобождается, когда терминалы подвержены 5 HT, это возможно, что более содержатся в легко разборных бассейн (RRV). Однако, в подавленном состоянии, с пониженной АТФ, стыковки и расстыковки, могут быть заблокированы даже в присутствии 5 HT, который снова выходит выгружены везикулы в синаптическую поверхность. Поскольку предварительные данные свидетельствуют о том, что все больше пузырьков высвобождаются с течением времени при длительном 5 HT воздействия и стимулирования, распределение пузырьков бассейн с быстрыми и медленными пути переработки могут быть искажены, чтобы компетентные пузырьки для переиздания (от Джонстон и соавт. , 2008; см. обзоры-Десаи-Шах и др., 2008;. Десаи-шаха и Купер, 2009)
С техникой координационного записи macropatch постсинаптических токов и меры одном квантов от определенных регионах терминал двигательного нерва, можно задавать вопросы, чтобы определить синаптической депрессии, возникающих в результате уменьшения числа пузырьков освобождения или из-за изменения функции постсинаптических рецепторов. Было показано, что пузырьки более чувствительны к слиянию на фазовый NMJ этого препарата для равного воздействия кальция (Miller и соавт. 2005), который, вероятно, объясняется более высокое среднее содержание квантовой фазовый терминалов (Msghina и соавт. , 1998, 1999). Кроме того, различия в кальция обязательной frequenin белка (Jeromin и соавт., 1999) и ультраструктуры (King и соавт., 1996) способствуют дифференциальной синаптической эффективности (Cooperи соавт., 2003).
Некоторые предыдущие исследования исследовали фенотип мышц разгибателей мышечных волокон (Bradacs и др., 1997;. Cooper и др., 2003.). Сравнение регуляции мышечного дифференциации по чисто тонизирующий и фазовый типов волокон в раков, чтобы смешанные типы волокна, как и для ног разгибатель, который тупо иннервируются, может дать ключ к мышечной выражение фенотипа и регулирования (Лафрамбойс и др., 2000;. Sohn и др. др., 2000;. Гриффис и др., 2001;. Mykles и др., 2002)..
Многие фундаментальные вопросы еще предстоит решить в области нейробиологии, и этот препарат может помочь в решении некоторых из них. Несколько вопросов, представляющих интерес в области сегодня, что можно было бы подойти с ног разгибателей относятся: 1) Определение клеточные механизмы, лежащие в основе синаптической депрессии в высоких выходных клемм (Is депрессии из-за сокращения Са2 + запись, отсутствие компетентных легко разборных пузырек (RRV) бассейн, и / или изменены постсинаптических восприимчивость?) 2) Определение механистической роль 5-HT, когда применяется после индукции синаптической депрессии способствовать более быстрому восстановлению, и 3) Определение наличия формы квантовой токи, которые возникают от стимулирования фазовый терминалов в настоящее время изменен во время индукции депрессии для решения пред-и пост-синаптические компоненты синаптической депрессии.
Это NMJ важно текущих исследований и будущих исследователей, поскольку он позволяет получить необходимую информацию, что адреса подчиненного механизмах синаптической производительность, как измеряется непосредственно при выпуске сайтов. Современные исследования в этой области является предоставление информации о модуляции синаптической депрессии, 5-НТ и динамики пузырьков бассейнов. Такие темы, относящиеся к фундаментальным основам синаптической передачи актуальны для всех нейронных систем.
Нет конфликта интересов объявлены.
Мы благодарим г-н Крейг Д. Славен (кафедра английского Университета Кентукки) за помощь в редактировании. Поддержке Университета Кентукки, биологический факультет, Управление бакалавриата и колледж искусств и наук.
|
1
ReplyPosted by: Lorelei S.April 17, 2011, 10:23 AM