$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Siatkówka to prawie przezroczysta tkanka nerwowa wyściełająca tylną część oka. W wielu badaniach wykorzystuje się siatkówkę jako model do zbadania pierwszych kroków w przetwarzaniu wzrokowym i mechanizmach sygnalizacji synaptycznej. Ponieważ sieć siatkówkowa w preparacie z całego wierzchowca pozostaje nienaruszona po rozwarstwieniu, stanowi on idealny system do badania interakcji synaptycznych, ponieważ jego reakcje fizjologiczne są bardzo podobne do warunków in vivo. Tak więc, używając izolowanej siatkówki, właściwości jej neuronów mogą być badane za pomocą technik patch clamp (aby zapoznać się z opiniami na temat tej techniki, patrz 6,9,13). Określenie dokładnego udziału określonych obwodów i neuroprzekaźników w odpowiedzi komórek zwojowych jest jednak zwykle utrudnione, ponieważ środki farmakologiczne działają w różnych miejscach.
Fizjologiczne reakcje neuronów siatkówki na światło, naturalny bodziec, można rejestrować za pomocą szklanych pipet wypełnionych płynem wewnątrzkomórkowym. Stosując techniki patch clamp, reakcje neuronalne na stymulację światłem mogą być rejestrowane jako fluktuacje potencjału błonowego (cęgi prądowe) lub jako prądy (cęgi napięciowe). Utrzymując potencjał błony przy różnych napięciach i przeprowadzając analizę przewodności a posteriori, możliwe jest wyizolowanie hamujących i pobudzających wejść synaptycznych 5,12. Tego typu eksperymenty można przeprowadzać w normalnym podłożu kąpielowym i w obecności różnych środków farmakologicznych w celu wyizolowania udziału różnych neuroprzekaźników i receptorów w odpowiedziach neuronalnych. Bogactwo badań z wielu laboratoriów charakteryzowało zależność impulsowego wyjścia oraz bodźców pobudzających i hamujących od właściwości bodźca, takich jak rozmiar, kontrast, częstotliwości przestrzenne i czasowe, kierunek, orientacja i inne zmienne bodźca. Chociaż te podejścia eksperymentalne dostarczają informacji na temat związku między wyjściem impulsowym a wejściami synaptycznymi w funkcji właściwości bodźca, interpretacja udziału określonych typów komórek i ich wejść synaptycznych w pobudliwość komórek nie jest prosta. Wynika to z faktu, że zazwyczaj zarówno bodźce pobudzające, jak i hamujące różnią się w zależności od właściwości bodźca, a zatem nie jest możliwe oszacowanie dokładnego wpływu, jaki zmiany w którymkolwiek z tych wejść mają na skoki neuronów.
Alternatywnym podejściem do obejścia tych ograniczeń jest przeprowadzanie dynamicznych zapisów zaciskowych, które pozwalają na krytyczną ocenę udziału poszczególnych wejść synaptycznych w wyjściu impulsowym. Technika dynamicznego zacisku pozwala na bezpośrednie wstrzyknięcie prądu do ogniwa, a ilość prądu wstrzykiwanego w danym czasie zależy od zarejestrowanego w tym czasie potencjału błony 1,2,3 (w celu przeglądu, patrz 7,14). Jest to zmodyfikowana konfiguracja cęgów prądowych, w której uzyskuje się szybką interakcję sprzężenia zwrotnego w czasie rzeczywistym między rejestrowanym ogniwem a sprzętem składającym się ze specjalistycznego sprzętu, oprogramowania i komputera. Ilość prądu wstrzykiwanego do ogniwa jest odpowiednio obliczana. Stąd zaletą tej metody jest to, że komórka może być stymulowana różnymi kombinacjami przebiegów przewodnictwa, a jej odpowiedź będzie naśladować aktywację receptorów, które pośredniczą w wejściach synaptycznych. Na przykład porównanie odpowiedzi na wstrzyknięcie przewodnictwa pobudzającego i hamującego dla małej plamki z odpowiedzią na wstrzyknięcie przewodnictwa pobudzającego dla małej plamki dostarcza jedynie informacji o wpływie hamowania na odpowiedź komórki. Podobnie, inne kombinacje fizjologicznie zarejestrowanych przewodności mogą być wstrzykiwane jednocześnie, aby ujawnić, w jaki sposób zależne od bodźca zmiany w przewodnictwie pobudzającym i / lub hamującym wpływają na wydajność skoków.
W naszym badaniu, technika dynamicznego zacisku jest używana do pokazania wpływu względnej amplitudy i czasu wejścia synaptycznego na właściwości wypalania komórek zwojowych siatkówki. Jako dane wejściowe wykorzystano różne przewodności uzyskane z doświadczeń fizjologicznych w warunkach kontrolnych lub w obecności środków farmakologicznych. Ponadto wykorzystano sztuczne przewodnictwa oparte na funkcjach alfa w celu zbadania, w jaki sposób sygnały synaptyczne są integrowane przez neurony. Jest to zatem wszechstronna technika, która pozwala na wstrzykiwanie różnych rodzajów przewodnictwa generowanego fizjologicznie, farmakologicznie lub obliczeniowo do tej samej komórki zwojowej, dzięki czemu można dokonać porównania odpowiedzi na te dane wejściowe.