Summary
चिकन श्रवण brainstem binaural ध्वनि प्रसंस्करण के लिए जिम्मेदार नाभिक के शामिल है. एक एकल राज्याभिषेक टुकड़ा तैयारी पूरे circuitry का कहना है जबकि सभ्य दृष्टिकोण करने के लिए एक अनूठा, आणविक और सेलुलर नेटवर्क स्तर पर neuronal संरचना और श्रवण समारोह के विकास का अध्ययन करने की तैयारी प्रदान करता है.
Abstract
चिकन श्रवण brainstem अच्छी तरह से स्थापित एक मॉडल प्रणाली है कि व्यापक रूप से किया गया है के रूप में अच्छी तरह से केंद्रीय तंत्रिका 5-7 प्रणाली में लौकिक कोडिंग के लिए तंत्र के रूप में 1-4 विकास के विचारशील समय पर और श्रवण प्रसंस्करण का शरीर रचना विज्ञान शरीर क्रिया विज्ञान का अध्ययन किया है.
यहाँ हम एक विधि चिकन श्रवण brainstem स्लाइस कि तीव्र प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं के लिए या दीर्घकालिक प्रयोगात्मक जोड़तोड़ के लिए संस्कृति organotypic स्लाइस के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है तैयार उपस्थित थे.
चिकन श्रवण brainstem नाभिक angularis magnocellularis, laminaris और बेहतर जैतून का बना है. इन नाभिक binaural ध्वनि प्रसंस्करण और एकल राज्याभिषेक टुकड़ा तैयारी पूरे circuitry के संरक्षण के लिए जिम्मेदार हैं. अंततः, organotypic टुकड़ा संस्कृतियों synaptic गतिविधि, पूर्व और postsynaptic घटकों की अभिव्यक्ति के पहलुओं को नियंत्रित excitability और अंतर जीन अभिव्यक्ति की अभिव्यक्ति के रूप में कई विकासात्मक मापदंडों में हेरफेर करने का अवसर प्रदान कर सकते हैं
यह दृष्टिकोण करने के लिए तंत्रिका सर्किट विकास, शोधन और परिपक्वता के बारे में सामान्य ज्ञान को व्यापक करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.
Protocol
1. क्षेत्र विदारक की तैयारी
- लगातार बुलबुला 95% 2 हे / 5% सीओ 2 (7.2-7.4 के बीच पीएच, osmolarity 295-310 mOsm / एल) के एक मिश्रण के साथ कृत्रिम मस्तिष्क रीढ़ की हड्डी में तरल पदार्थ (ACSF).
- जबकि ACSF बुदबुदाती है, 70% EtOH के साथ काम कर क्षेत्र साफ. इसके अलावा vibratome और टुकड़ा करने की क्रिया ब्लेड साफ. आसुत जल (DH 2 हे) के साथ ब्लेड कुल्ला .
- उपयुक्त विदारक उपकरण के साथ क्षेत्र विदारक पर साफ तरल पदार्थ अवशोषण पैड रखें.
- गोंद अगर एक कक्ष vibratome - टुकड़ा करने की क्रिया के चरण के लिए ब्लॉक (40 मिलीग्राम agarose / एमएल, यानी 4% DH 2 हे में,) *.
* युक्ति: अगर विच्छेदन के लिए पहले तैयार है. स्टोर फ्रिज में एक कवर पेट्री डिश के अंदर पूर्व बनाया अगर. Agarose ईएमडी रसायन या Invitrogen से खरीदा है.
2. 6 संस्कृति मध्यम के साथ अच्छी तरह से प्लेट्स की तैयारी
- एक बाँझ हुड के तहत, एक अच्छी तरह से 6 अच्छी तरह से एक थाली के प्रति पशु 35 पर 1 एमएल संस्कृति मध्यम और सेते के साथ भरने डिग्री सेल्सियस और 5% सीओ 2 .
- के रूप में कई संस्कृति झिल्ली आवेषण के रूप में की जरूरत को तैयार है और उन्हें बाद में उपयोग के लिए हुड में जगह.
3. चिकन श्रवण brainstem के अलगाव
- एक उज्ज्वल प्रकाश स्रोत भ्रूण (आमतौर पर अंडे की एक बड़ी ओर) की हवा भरी अंतरिक्ष शून्य निर्धारित तहत प्लेस अंडे.
- अंडे की एक बड़ी ओर झिल्ली थैली उजागर खुला तोड़. स्केलपेल के साथ झिल्ली थैली में टुकड़ा और धीरे चिकन भ्रूण के सिर को हटाने.
- कैंची के साथ तेजी से सिर सिर काटना.
- रेजर ब्लेड थोड़ा और आंखों के बीच पीछे प्लेस टिप. केवल मामूली दबाव लागू करने खोपड़ी के माध्यम से एक व्याख्यान चबूतरे वाला करने के लिए दुम midline चीरा बनाओ *.
* युक्ति: लागू दबाव भ्रूण की उम्र पर निर्भर करता है (यानी, छोटी = अधिक कम, बड़े =) - धीरे तरफ त्वचा और खोपड़ी को बेनकाब और midline कटौती की पुष्टि के पंख धक्का.
- एक धार के साथ टुकड़ा करने की क्रिया द्वारा ब्लॉक खोपड़ी के व्याख्यान चबूतरे वाला भाग. आंखों को पीछे और तेजी से पूरे खोपड़ी और मस्तिष्क के ऊतकों के माध्यम से काट स्थिति ब्लेड *.
* युक्ति: मजबूत दबाव के लिए पूरी तरह से व्याख्यान चबूतरे वाला अनुभाग को हटाने के लिए आवश्यक है. - खोपड़ी की दुम क्षेत्र में छोटे कैंची, थोड़ा सिर के दोनों पक्षों पर दिखाई गर्दन की मांसपेशियों के लिए पूर्वकाल के साथ midline करने वाली पार्श्व चीरों बनाओ. दूर खोपड़ी और सेरिबैलम और मस्तिष्क को बेनकाब करने के लिए ऊतक खींचो.
- धीरे से छोटे कैंची के साथ संलग्न ऊतक काटने से खोपड़ी आधार brainstem हटा दें. एक बार सभी ऊतक में कटौती है, brainstem स्वतंत्र रूप से खोपड़ी से दूर बढ़ना चाहिए *.
* युक्ति: आप खोपड़ी (मस्तिष्क नीचे) फ्लिप की जरूरत से जुड़ी ऊतक में कटौती कर सकते हैं.
4. Brainstem का टुकड़ा करने की क्रिया के लिए तैयार
- एक बार खोपड़ी से हटा दिया, brainstem ऑप्टिक tecta के माध्यम से नीचे पिन.
- पूरी तरह से धीरे छोटी कैंची से काटने peduncles, चौथे वेंट्रिकल की फर्श को उजागर करके सेरिबैलम हटा दें.
- किसी भी झिल्लीदार ऊतक और रक्त वाहिनियों को चिमटी के साथ brainstem की सतह से निकालें और ऑप्टिक tecta पार्श्व में कटौती के माध्यम से बनाने के लिए brainstem अलग.
- सुपर गोंद की एक छोटी राशि अगर ब्लॉक के सामने (vibratome ब्लेड की ओर) में vibratome मंच पर रखें.
- चिमटी का प्रयोग, धीरे से और तेजी से रीढ़ की हड्डी और सुपर गोंद पर जगह ऊतक की हड्डी पर व्याख्यान चबूतरे वाला vibratome ब्लेड के लिए नीचे की दिशा में और पृष्ठीय पक्ष की ओर के साथ brainstem लिफ्ट *.
* युक्ति: अतिरिक्त गोंद के साथ अवशोषित किया जाना चाहिए एक किम - पोंछ या अगले कदम से पहले कागज फिल्टर. - धीरे vibratome चरण में oxygenated ACSF डाल *.
* नोट: यह ACSF लगातार 2 हे / सीओ 2 के साथ bubbled जा सकता है . हालांकि, अवांछित आंदोलन में इस तरह के समाधान के परिणामों की छोटी मात्रा brainstem स्लाइस के लिए (और संभव नुकसान) में ACSF बुदबुदाती. यदि तेजी से प्रदर्शन किया, पहले से ही oxygenated विच्छेदन से ACSF पर्याप्त है. - Vibratome ब्लेड एक 20-22 डिग्री कोण पर किया जाना चाहिए. प्रारंभ vibratome (दोलन अधिकतम आयाम पर सेट होना चाहिए) और मंच चाल ब्लेड की दिशा इतना है कि ऊतक के शीर्ष ब्लेड के साथ समानांतर टुकड़ा करने की क्रिया से पहले है.
- जल्दी brainstem ऊतक की ओर ब्लेड चाल है. धीरे काफी सिर्फ ऊतक के साथ ब्लेड से संपर्क करने के लिए पहले.
- धीरे संभव गति के साथ आगे ऊतक टुकड़ा करने की क्रिया शुरू करो. ऊतक के पूरे राज्याभिषेक अनुभाग के माध्यम से एक बार, धीरे टुकड़ा ले जाने के दूर ब्लेड से एक ब्रश या एक टूटे शीशे के साथ, पॉलिश विंदुक गोली चलाई, एक रबर बल्ब के साथ एक छोर पर फिट है.
- 300-500 सुक्ष्ममापी चरणों में कम चरण और फिर टुकड़ा. दोहराएँ जब तक संरचनात्मक हस्ताक्षर brainstem ऊतकों में दिखाई दे रहे हैं. इस समय, टुकड़ा brainstem 200-1000 सुक्ष्ममापी पर श्रवण संरचनाओं युक्त ऊतक thicknesses, ऊतक और प्रयोगात्मक जरूरतों की उम्र पर निर्भर करता है.
- ध्यान से टुकड़ा करने की क्रिया, अर्थात् के क्रम में प्रयोग करने योग्य स्लाइस को बनाए रखने के लिए, 1 सेंट टुकड़ा सर्किट के सबसे दुम क्षेत्र (कम आवृत्ति ध्वनि प्रसंस्करण) का प्रतिनिधित्व करता है और पिछले टुकड़ा सबसे व्याख्यान चबूतरे वाला अनुभाग (उच्च आवृत्ति processi का प्रतिनिधित्व करता हैएनजी) *.
* नोट: संस्कृति उपयोग के लिए स्लाइस की नियुक्ति के लिए, धारा 6 के लिए जाना. इन विट्रो फिजियोलॉजी भंडारण के लिए, अगला अनुभाग देखें.
5. फिजियोलॉजी में इन विट्रो के लिए स्लाइस भंडारण
- चिकन भ्रूण और टुकड़ा की मोटाई की उम्र पर निर्भर करता है, प्रत्येक जानवर 1 से 6 स्लाइस प्रदान करना चाहिए.
- धीरे आग पॉलिश ग्लास विंदुक एक रबर बल्ब के साथ एक छोर पर फिट का उपयोग कर कक्ष में व्यक्तिगत स्लाइस जगह. चैंबर गिने होना चाहिए. अच्छी तरह से प्रति केवल एक टुकड़ा प्लेस, क्रम में करने के लिए कुछ tonotopic विशिष्टता बनाए रखने के (जैसे, 1 चैम्बर में सबसे दुम का टुकड़ा और पिछले कक्ष में सबसे व्याख्यान चबूतरे वाला टुकड़ा). चैंबर ACSF से भरा जाना चाहिए और लगातार 95% 2 हे / 5% सीओ 2 (7.4 पीएच, 295-310 osmolarity mOsm एल /) का एक मिश्रण के साथ bubbled .
- स्लाइस को गुनगुने पानी से स्नान (36 डिग्री सेल्सियस) में लगभग 1 घंटे के लिए चैम्बर में रखकर संतुलित करने के लिए अनुमति दें.
- कक्ष को गर्म स्नान से निकालें और लगभग आधा घंटे के लिए कमरे के तापमान पर आराम करने की अनुमति.
- कमरे के तापमान पर आधा घंटे बाद, स्लाइस होल्डिंग कक्ष से एक ~ 0.5 एमएल रिकॉर्डिंग electrophysiological प्रयोगों के लिए एक खुर्दबीन पर घुड़सवार चैम्बर के लिए हस्तांतरित किया जा सकता है.
- स्लाइस के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है गर्म स्नान से हटाने के बाद ~ 6 घंटे के लिए.
6. Organotypic स्लाइस 8 संस्कृति की तैयारी
- तुरंत टुकड़ा करने की क्रिया प्रक्रिया के बाद (धारा 6 को देखें) ~ 500 μL आग पॉलिश गिलास बर्फ पर एक 48 अच्छी तरह से थाली एक रबर बल्ब के साथ एक छोर पर फिट पिपेट का उपयोग ACSF हस्तांतरण स्लाइस के साथ. एक अच्छी तरह से प्रति टुकड़ा *.
* युक्ति: स्लाइसें करने के लिए कम से कम 300 सुक्ष्ममापी और 1000 मोटी सुक्ष्ममापी की जरूरत है. - बाद स्लाइस एकत्र किया गया है, हुड के लिए 48 अच्छी तरह से थाली हस्तांतरण.
- 6 अच्छी तरह से एक थाली इनक्यूबेटर युक्त संस्कृति के माध्यम से बाहर निकालें और यह हुड के लिए स्थानांतरण.
- बस से पहले एक एकल दिमाग से स्लाइस रखकर झिल्ली पर, जगह तैयार झिल्ली आवेषण के (खंड 2.2 देखें) मध्यम संस्कृति के साथ एक अच्छी तरह से में. सुनिश्चित करें कि कोई हवाई बुलबुले झिल्ली के तहत मौजूद हैं.
- एक गिलास विंदुक का प्रयोग, संस्कृति झिल्ली पर ACSF की एक बूंद में एक टुकड़ा हस्तांतरण और एक micropipette के साथ अतिरिक्त ACSF हटायें. शेष स्लाइस के लिए दोहराएँ (झिल्ली प्रति अधिकतम 4 स्लाइसें) *.
* युक्ति: सुनिश्चित करें कि स्लाइस प्रत्येक दूसरे को स्पर्श नहीं करते हैं और जगह स्लाइस केंद्रीय झिल्ली पर इतना है कि वे झिल्ली रिम छू नहीं. - के रूप में कई मस्तिष्क स्लाइस के रूप में की जरूरत के लिए दोहराएँ *.
* युक्ति: यदि संस्कृतियों को एक बाद में समय बिंदु पर छेड़छाड़ कर रहे हैं, यह फायदेमंद हो करने के लिए 3 से 6 अच्छी तरह से थाली के प्रति झिल्ली की राशि की सीमा के रूप में समय संस्कृतियों इनक्यूबेटर से हटा रहे हैं को कम करने के लिए हो सकता है. - संस्कृति के माध्यम हुड के तहत 3 बार एक हफ्ते बदलें: एक वैक्यूम ट्यूब के साथ एक बाँझ टिप के साथ पुराने मध्यम निकालें जबकि झिल्ली डालने अच्छी तरह से बाहर संदंश की एक जोड़ी के साथ उठाया है. अच्छी तरह से ताजा संस्कृति के माध्यम के 1 एमएल जोड़ें जबकि झिल्ली डालने के बाहर अच्छी तरह से उठाया है. जब सभी माध्यम बदल गया है, थाली इनक्यूबेटर में वापस डाल दिया.
7. प्रतिनिधि परिणाम:
चित्रा 1. चिकन श्रवण brainstem के बाइनॉरल circuitry एक राज्याभिषेक अनुभाग के योजनाबद्ध (ए) और (बीएफ) इन विट्रो में चिकन श्रवण brainstem छवियों का टुकड़ा . (ए) में सर्किट नाभिक (एनएम) magnocellularis और नाभिक angularis (एनए) अभिवाही उत्तेजक श्रवण तंत्रिका (एक) से जानकारी से पता चलता है. NM brainstem दोनों पक्षों पर द्विपक्षीय उत्तेजक परियोजनाओं नाभिक laminaris (NL) के लिए आदानों. एनए, समुद्री मील दूर है, और NL बेहतर olivary नाभिक परियोजनाओं (बेटे) से एक निरोधात्मक इनपुट. में इन विट्रो स्लाइस (बीएफ) अनुक्रमिक छवियों (200 सुक्ष्ममापी प्रत्येक) (बी) चिकन श्रवण brainstem की दुम से व्याख्यान चबूतरे वाला (एफ) के लिए जा रहा है, उच्च आवृत्ति क्षेत्रों में कम प्रतिनिधित्व, क्रमशः रहे हैं. Circuitry ध्वनि स्थानीयकरण के लिए इस्तेमाल मुख्य रूप से ध्वनि की अस्थायी गुण कोडिंग के लिए जिम्मेदार है. में स्केल पट्टी (बी) = 500 सुक्ष्ममापी और में छवियों (सीएफ़) के लिए लागू होता है है. (डी) में बिंदु NL के एकल कक्ष शरीर परत करने के लिए तीर.
चित्रा 2. सभ्य न्यूरॉन्स सामान्य शारीरिक प्रतिक्रिया के गुण विकसित करना. Hyperpolarizing और depolarizing तीव्र (एक और सी) और 4 (बी) और 7 (डी) संस्कृति में दिन (डीआईसी) में सभ्य ऊतक मौजूदा कदम के जवाब में आरोपित झिल्ली वोल्टेज परिवर्तन. नोट परिवर्तन "वोल्टेज शिथिलता" जावक वर्तमान में मजबूत कमी, और एकल एपी फायरिंग है कि टुकड़ा संस्कृति दृष्टिकोण में इसी तरह उम्र बराबर तीव्र ऊतकों की तुलना में विकसित hyperpolarizing करने में. वर्तमान इंजेक्शन 50-100 देहात के 200 एमएस, चरणों थे. RMPs -55 और -60 एम वी के बीच थे.
चित्रा 3. संस्कृति sli में शारीरिक संरचनाces संस्कृति में 7 दिनों के बाद एक E11 चिकन (डीआईसी) के श्रवण brainstem के वाम आधा . Microtubule जुड़े प्रोटीन (2 MAP2), जो सोम और dendrites में होता है के खिलाफ एक एंटीबॉडी, हरे रंग में लेबल है. नाभिक magnocellularis (NM) न्यूरॉन्स और उसके axons के एक क्लस्टर एक Alexa dextran डाई की electroporation के माध्यम से लाल रंग में चिह्नित कर रहे हैं. दोनों समुद्री मील और NL सेल लाइन दिखाई दे रहे हैं. Ipsilateral NM अक्षतंतु टर्मिनलों पृष्ठीय NL dendrites (सफेद arrowheads) को पेश देखा जा सकता है है.
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Discussion
कई दशकों के लिए, चिकन brainstem की तीव्र टुकड़ा तैयार करने के लिए श्रवण प्रसंस्करण 9, 10 अध्ययन किया गया है. इस दृष्टिकोण में इन विट्रो binaural प्रसंस्करण पर दोनों के विकास और परिपक्व 4 राज्यों, 11, 12 से शारीरिक डेटा का एक जबरदस्त राशि प्रदान की गई है. इस अति विशिष्ट सर्किट और प्रत्येक नाभिक ध्वनि 13, 14 के अस्थायी प्रसंस्करण में नाटकों की भूमिका के बारे में बहुत कुछ जाना जाता है. वास्तव में, अल्पकालिक प्रयोगात्मक और चतुराई उनके प्रभाव और यह अच्छी तरह से विशेषता सर्किट की संरचना और समारोह पर 15 फायदेमंद साबित किया है. एक लंबी अवधि के विकास के नजरिए से, तथापि, ऐसे जोड़तोड़ संभव है और नहीं कर रहे हैं इस मुद्दे को संबोधित करने के लिए तकनीक warranted रहे हैं. यहाँ हम एक उपन्यास तकनीक है कि ऐसे सवालों की जांच करने का अवसर प्रदान करता है प्रस्ताव. अंततः, organotypic टुकड़ा संस्कृतियों synaptic गतिविधि, आंतरिक चैनल नियमों, postsynaptic रिसेप्टर प्रतिक्रियाओं, विशिष्ट और अधिक लंबे समय के विकास के समय पर अंतर है और जीन अभिव्यक्ति में हेरफेर की संभावना प्रदान करते हैं. इस दृष्टिकोण को आगे चिकन श्रवण सर्किट के व्यापक ज्ञान पर निर्माण और बेहतर neurobiological विकास के बारे में बुनियादी सवालों को समझने में वैज्ञानिकों की सहायता करेंगे.
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Disclosures
ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.
Acknowledgments
वर्तमान और पूर्व रुबेल प्रयोगशाला के सदस्यों.
Materials
Name | Type | Company | Catalog Number | Comments |
Chicken ACSF | ||||
NaCl | Fisher Scientific | M-11624 | 130 mM | |
NaHCO3 | Fisher Scientific | M-10576 | 26 mM | |
KCl | Sigma-Aldrich | P-9333 | 3 mM | |
NaH2PO4 | Sigma-Aldrich | S-8282 | 1.25 mM | |
Glucose | Sigma-Aldrich | G-7528 | 10 mM | |
MgCl2 | Fisher Scientific | M33-500 | 1 mM | |
CaCl2 | Acros Organics | 423525000 | 2 mM | |
Chicken culture medium (store at 4°C) | ||||
advanced minimum essential medium (with NEAA, sodium pyruvate at 110 mg/l, without L-glutamate) | GIBCO, by Life Technologies | 12492-013 | 48.00% | |
Earl’s balanced salt solution | Sigma-Aldrich | E-2888 | 24.00% | |
L-glutamine (200 mM) | Sigma-Aldrich | G-7513 | 1.00% | |
Glucose solution (200 g/l, sterile filtered) | Sigma-Aldrich | G-7528 | 2.75% | |
horse serum (heat inactivated, sterile filtered) | Sigma-Aldrich | H-1138 | 24.00% | |
Penicillin-streptomycin* | Sigma-Aldrich | P-0781 | 1.00 ml * = Add to 100 ml culture medium if needed to prevent contamination |
|
Specific equipment | ||||
Millicell-CM cell culture inserts | PICMORG50 | EMD Millipore | ||
6-well plate | 6 Well Cell Culture Cluster | Corning | ||
Incubator | Forma Scientific CO2 Water Jacketed Incubator | Forma Scientific |
References
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