При отсутствии каких-либо внешних стимулов или поведенческих задач, то "отдыхает" мозг генерирует непрерывный поток электрической активности, которые могут быть записаны с кожи головы, как электроэнцефалографии (ЭЭГ) волн. Внутриклеточная коррелятом этого эндогенного активности мозга характеризуется колебаниями фона мембранного напряжения (также известный как "синаптической шум"), которые состоят из комбинации возбуждающих и тормозных синаптических потенциалов , которые отражают текущую активность афферентных сетей 1,2. Эта спонтанная активность изменяется по частоте и амплитуде с различными состояниями бдительности. Освещающий влияние сетевой активности на возбудимости и реактивности отдельных нейронов является одной из основных проблем нейронаук 3,4.
Многие экспериментальные и расчетные исследования исследовали функциональное влияние текущей синаптической активности на интегративной СВОЙСТВs нейронов. Тем не менее, роль различных нейрональных параметров, пострадавших от фонового шума синаптической остается неуловимым. Например, средний уровень деполяризации мембраны было обнаружено положительно или отрицательно 5,6 7-9 коррелирует со способностью сенсорных входов , чтобы вызвать потенциалы действия. Кроме того, в то время как некоторые исследования показывают , что колебания мембранного потенциала, в результате чего из непрерывно изменяющегося потока афферентных синаптических входов, сильно влияет на быстроту реакции отдельных нейронов путем модуляции усиления их ввода-вывода отношений 3,10-13, другие указывают , что изменения входной проводимости мембраны , опосредованные маневрового ингибирования достаточны для модуляции нейрональной усиления независимо от величины мембранных колебаний 14,15. Наконец, недавние исследования, проведенные на животных, бодрствующих подчеркнул, как обработка сенсорной информации в одном нейроне в значительной степени зависит от состояния бдительности ай ток поведенческая спроса 16,17.
Несложный стратегия для выяснения функциональной роли данного процесса в высокой степени взаимосвязанной системе, чтобы определить, каким образом его отсутствие конкретно изменяет функционирование системы. Этот метод широко используется в исследованиях нейронауки, например , с использованием экспериментальных поражений или инактивация различных областей мозга , 18-21 или фармакологической блокады специфических ионных каналов 22,23. Примечательно, что он применялся в естественных условиях , чтобы представить как функциональную динамику подключений и сетевых влияют на вычисление одноклеточ- 24-27. Тем не менее, на сегодняшний день местные манипуляции предназначены для блокирования возбуждения нейронов и / или возмущать их основные биофизические свойства могут быть частично эффективными и ограничены на сравнительно небольшие объемы мозга 28.
Чтобы преодолеть эти ограничения, мы разработали новый в естественных условиях экспериментального подхода вкрыса сравнить электрофизиологические свойства отдельных нейронов , зарегистрированных в данном состоянии головного мозга, то есть, встроенный в конкретной сети динамической, к полученным после полного подавления всего мозга синаптической активности 29. В условиях управления, два различных корковой динамики может быть сгенерирован. Сон, как electrocorticographic (ЭГ) модели были вызваны инъекции умеренных доз фенобарбитала натрия. В качестве альтернативы, быстрые ЭГ волны малой амплитуды, сравнимые с корковой активности, лежащей в основе состояния бодрствования (бодрствование-подобный рисунок) может быть получен путем введения фентанила. В дальнейшем, при сохранении той же ЭГ и внутриклеточной регистрации, полное глушение эндогенный электрической активности головного мозга была получена путем системной инъекции высокой дозы фенобарбитала натрия, характеризующийся изоэлектрической ЭГ и внутриклеточного деятельности. Поскольку индукция такой экстремальной коматозных потенциально может привести к фатальным consequenКЕС на биологические функции, тщательный и непрерывный мониторинг физиологических переменных имеет важное значение. Поэтому мы тщательно следили за частотой сердечных биений, конец приливные концентрации СО 2 (Eţco 2), O 2 насыщения (SPO 2) и температуру ядра крысы на протяжении экспериментов.
Мы оцениваем свойства отдельных нейронов во время этих различных состояний с использованием резких микроэлектродов, которые особенно подходят для длительных и стабильных записей в естественных условиях. Процедура, описанная здесь, может быть объединен с другими электрофизиологических и обработки изображений подходов и может быть распространен на другие модели на животных.