Dieser Artikel beschreibt, wie elektrophysiologischen Ableitungen der synaptischen Antworten auf die Extensoren Verhalten in den Fuß Bein eines Krebse und wie die Nervenendigungen werden visualisiert, um die Brutto-morphologischen Unterschiede von High-und Low-Output-Nervenendigungen zeigen.
Wir erklären im Detail, wie zu entlarven und zu leiten elektrophysiologischen Ableitungen der synaptischen Antworten für hoch (phasischen) und niedriger (Tonika) Ausgang Motoneuronen innervieren die Extensoren in den Fuß Bein eines Krebse. Deutliche Unterschiede sind in der Physiologie und Morphologie der phasischen und tonischen Nervenendigungen. Das Tonikum Axon enthält viele mehr Mitochondrien, so dass es einen wichtigen stärker als die phasischen Axon Fleck. Das Tonikum Terminals haben Krampfadern, und der phasischen Terminal ist fadenförmig. Das Tonikum-Terminals sind in der synaptischen Effektivität niedrig, aber zeigen dramatische erleichtert Antworten. Im Gegensatz dazu sind die phasischen Terminals in quantal Wirksamkeit hoch, aber zeigen synaptische Depression mit hoher Frequenz Stimulation. Die quantal Ausgang ist mit einer Brennweite macropatch Elektrode direkt über die visualisierte Nervenendigungen platziert gemessen. Beide phasischen und tonischen Terminals innervieren die gleichen Muskelfasern, die inhärenten Unterschiede in den Neuronen, anstatt Differential retrograde Feedback von den Muskeln, Konto für die morphologische und physiologische Differenzierung schlägt.
Wir haben in diesem Bericht gezeigt, wie zu sezieren, aufzuzeichnen und zu quantifizieren synaptischen Antworten in einer einzigartigen Krebse neuromuskuläre Vorbereitung, in denen beide High-und Low-Ausgänge innervieren die gleichen Muskelfaser. Die neuromuskuläre Präparate in die Krebse bieten viele Vorteile gegenüber Wirbeltieren neuromuskulären Verbindungen, da nur wenige exzitatorischen Motoneuronen benötigt werden, um einen Muskel innervieren, und da die Neuronen erkennbar von der Vorbereitung bis Vorbereitung (Atwood, 1976). Darüber hinaus ist die erregenden Neurotransmitters Glutamat, und die exzitatorischen postsynaptischen Potentiale (EPSP) werden benotet, daher werden die biophysikalischen Eigenschaften von abgestuften Veranstaltungen analog zu den Dendriten der Neuronen im ZNS der Wirbeltiere. Die quantal Ströme können aber direkt an der postsynaptischen Websites (Cooper et al., 1995) überwacht werden.
Repetitive 5 Hz Stimulation der phasischen Nerven führt zu großen EPSPs, die sich stark nach einigen Minuten werden depressiv. Diese Art der Depression ist häufig bei Arthropoden phasischen motorischen Endplatten (Atwood und Cooper, 1996). Die Anwesenheit der Tonika-Terminals neben der phasischen Terminals erlaubt es, festzustellen, ob die postsynaptische Ziel stark während und nach der Depression der phasischen motorischen Neurons verändert. Darüber hinaus bieten die niedrigen Ausgangsklemmen eine schöne Vorbereitung auf die Mechanismen, die synaptischen Erleichterung zugrunde zu untersuchen (Desai-Shah et al, 2008;. Desai-Shah und Cooper, 2009)
Die hohe Leistung Terminals bieten einen Spielplatz der Modulation in Höhe von synaptische Depression und die Recovery-Prozess zu untersuchen. Zugänglich und lebensfähigen Präparate sollten bei der Entschlüsselung der Mechanismen, die hinter synaptische Depression zu helfen. In dieser Krebse Bein extensor Vorbereitung ist exogene Applikation von Serotonin ein weiteres Werkzeug zur Wiederherstellung von synaptische Depression und möglicherweise ein Mittel zur Förderung der Erforschung der Mobilisierung der synaptischen Vesikel-Pools zu untersuchen. Dieses Präparat enthält mehrere experimentelle Vorteile, da die einzelnen Muskelfasern von beiden phasischen und tonischen Motoneuronen innerviert.
Da Serotonin erhöht die Anzahl der Vesikel, die mit evozierten Stimulation freigesetzt werden, und da es Genesung fördert während der Depression, ist es offensichtlich, dass es einige Modulation der Vesikel-Pools für die Verbesserung der Wahrscheinlichkeit der Fusion mit Serotonin vorhanden ist (Johnstone et al., 2008 ; Logsdon et al, 2006;. Sparks et al, 2004).. Modelle, die die Dynamik der Vesikel-Pools innerhalb der präsynaptischen Nervenendigung erklären während niederfrequente Stimulation, um eine depressive Zustand entgegen, müsste auch unter den verschiedenen experimentellen Protokollen, die möglich sind mit diesem Präparat in Betracht gezogen werden.
Es hat in anderen Systemen wurde festgestellt, dass etwa 30% der Vesikel-Pool eine schnelle Wiederverwertung unterzogen wird, während der Rest der Recycling-Vesikel durch einen traditionellen langsamen Recycling Weg gehen durch das endoplasmatische Retikulum (Harata et al, 2001;. Tsien et al. , 2001). Solche Dual-Pfade können auch vorhanden sein in diesem System. Wenn ATP im gedrückten Zustand der präsynaptischen Terminal fehlt, dann An-und Abdocken möglicherweise nicht eintreten, und so viele mehr entladen Vesikel würde bei der synaptischen Oberfläche bleiben. Seit mehr Vesikel schnell freigesetzt werden, wenn die Terminals 5 HT ausgesetzt sind, ist es denkbar, dass mehr in die leicht lösbare Pool (RRV) enthalten sind. Doch im gedrückten Zustand mit reduziertem ATP, kann die An-und Abdocken sogar in Gegenwart von 5-HT, die wieder verlässt entladen Bläschen an der synaptischen Oberfläche blockiert werden. Da die vorläufigen Daten deuten darauf hin, dass mehr Bläschen im Laufe der Zeit sind mit verlängerten 5 HT Belichtung und Stimulation, die Verteilung der Vesikel-Pool von der schnellen und langsamen Recycling Pfade können verzerrt an die zuständigen Vesikel für re-release (von Johnstone et al freigegeben werden. , 2008, siehe Testberichte-Desai-Shah et al, 2008;. Desai-Shah und Cooper, 2009)
Mit den Techniken der Schwerpunkt macropatch Aufnahmen von postsynaptischen Ströme und Maßnahmen der einzelnen Quanten aus definierten Regionen des motorischen Nerven Terminal kann man Fragen stellen, um festzustellen, ob synaptische Depression als Folge von weniger Vesikel freigesetzt oder wegen Veränderungen der Funktion auftretenden von postsynaptischen Rezeptoren. Es hat sich gezeigt, dass die Vesikel empfindlicher auf Fusion am phasischen NMJ dieser Zubereitung für eine gleiche Kalzium Exposition sind (Miller et al. 2005), die wahrscheinlich Konten für die höheren quantal Inhalt der phasischen Terminals (Msghina et al bedeuten. , 1998, 1999). Daneben wirken sich Unterschiede in der Calcium-bindende Protein frequenin (Jeromin et al., 1999) und Ultrastruktur (King et al., 1996), um die Differenz synaptischen Wirksamkeit (Cooper beitragenet al., 2003).
(.; Cooper et al, 2003. Bradacs et al, 1997) Einige frühere Studien haben die Muskel-Phänotyp der extensor Muskelfasern untersucht. Vergleicht man die Regulierung von Muskel-Differenzierung für rein tonische und phasische Fasertypen in die Krebse auf gemischte Fasertypen, für das Bein extensor dass dumpf innerviert ist wie könnte Hinweise auf Muskel-Phänotyp Expression und Regulation (Laframboise et al, 2000 bereitzustellen;. Sohn et al, 2000;. Griffis et al, 2001;. Mykles et al, 2002)..
Viele grundlegende Fragen bleiben in der Neurobiologie angesprochen werden, und das Präparat kann bei der Bewältigung einige von ihnen zu helfen. Ein paar interessante Themen im Bereich heute bekannt, dass mit dem Bein extensor näherte sein könnte: 1) Bestimmung der zellulären Mechanismen, die synaptische Depression im High-Output-Anschlüsse unterliegen (Ist die Depression durch eine Reduktion der Ca2 +-Eintrag, das Fehlen eines kompetenten leicht lösbare Vesikel (RRV) Pool und / oder Veränderungen der postsynaptischen Empfänglichkeit?) 2) Die Bestimmung der mechanistische Rolle von 5-HT, wenn nach der Induktion der synaptischen Depression zu einer schnelleren Genesung und 3 zu fördern angewendet) Feststellung, ob die Formen der quantal Strömungen, die aus anregenden phasischen Terminals entstehen werden während der Induktion von Depressionen bis hin zu Vor-und postsynaptischen Komponenten synaptische Depression Adresse verändert.
Diese NMJ ist wichtig, laufende Forschung und zukünftige Forscher, weil es uns ermöglicht, wichtige Informationen, dass die Untergebenen Mechanismen der synaptischen Leistung direkt an der Freisetzung Standorten gemessenen Adressen zu erhalten. Aktuelle Forschung in diesem Bereich ist die Bereitstellung von Informationen über die Modulation der synaptischen Depression, die durch 5-HT und die Dynamik der Vesikel-Pools. Solche Themen beziehen sich auf die wesentlichen Grundlagen der synaptischen Übertragung, die für alle neuronalen Systemen.
The authors have nothing to disclose.
Wir danken Herrn Craig D. Slaven (Department of English, University of Kentucky) für die redaktionelle Unterstützung. Unterstützt von der University of Kentucky, Department of Biology, Office of Undergraduate Studies and College of Arts & Sciences.