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道格拉斯·a . Caruana c·安德鲁·查普曼, ”多巴胺能抑制突触传递的横向内嗅皮层”,神经可塑性我>, 卷。2008年, 文章的ID203514年, 14 页面, 2008年。 https://doi.org/10.1155/2008/203514
多巴胺能抑制突触传递的横向内嗅皮层
文摘
多巴胺能预测的表层横向内嗅皮层可以调节嗅觉输入该地区的力量。我们发现,低浓度的多巴胺促进领域EPSPs内嗅皮层,而更高浓度的多巴胺抑制突触反应。在这里,我们使用全细胞电流钳记录从第二层神经元到确定抑制的机制。多巴胺(10到50米)超极化膜电位和可逆地抑制EPSPs的振幅诱发层我刺激。AMPA和NMDA-mediated组件被镇压,paired-pulse便利化也增强,表明抑制介导主要由减少谷氨酸的释放。的封锁例如受体大大减少EPSPs的抑制。多巴胺也降低了输入电阻,减少的数量由去极化电流所引起的动作电位的步骤。输入电阻的下降是由激活的例如受体,阻止通过阻断渠道与茶。突触传递的多巴胺能抑制介导的receptor-dependent降低发射机释放,receptor-dependent增加一个电导。这种抑制EPSPs可能抑制感觉输入的强度升高时期mesocortical多巴胺活动。
1。介绍
内嗅皮层是一个重要的界面,主要感觉和联合皮层海马结构的链接,这是至关重要的感官和记忆功能的内侧颞叶(<一个href="#B1">1一个>- - - - - -<一个href="#B4">4一个>]。老鼠,横向分工内嗅皮层接收大部分从嗅觉皮层和皮质输入边缘皮层,和内侧内嗅皮层接收视觉和多通道输入主要通过postrhinal皮层(<一个href="#B5">5一个>- - - - - -<一个href="#B7">7一个>]。这种皮质内侧的输入模式和横向部门内嗅皮层有助于他们的不同的角色在感觉和认知过程<一个href="#B8">8一个>- - - - - -<一个href="#B10">10一个>]。此外,neuromodulatory发射器刺激活动内侧和外侧内嗅皮层和可以拥有强大的对这些地区的感官和记忆功能的影响。具体来说,乙酰胆碱和5 -羟色胺调节突触传递和节奏在内侧内嗅皮层脑电图活动(<一个href="#B11">11一个>- - - - - -<一个href="#B15">15一个>]。此外,中脑多巴胺神经元发送他们的一个最大的外侧皮质投射到表面的层内嗅皮层,他们目标主细胞群岛(<一个href="#B16">16一个>- - - - - -<一个href="#B18">18一个>]。相对较少,然而,对于横向内嗅皮层neuromodulatory多巴胺的影响。
大的多巴胺能投影到前额叶皮层是调节细胞过程与工作记忆相关的(<一个href="#B19">19一个>- - - - - -<一个href="#B21">21一个>,多巴胺能的输入侧内嗅皮层也可能感觉和记忆功能的影响机制。前额叶皮层,激活D1受体可以抑制谷氨酸释放在第五层<一个href="#B22">22一个>- - - - - -<一个href="#B24">24一个>在第三层),但可以提高glutamatergic传播(<一个href="#B25">25一个>,<一个href="#B26">26一个>]。此外,D的积极影响1受体激活工作记忆遵循一个倒u形的函数(<一个href="#B27">27一个>),和强弱刺激D1受体对NMDA受体介导的突触电流也可以有相反的影响(<一个href="#B20">20.一个>,<一个href="#B28">28一个>]。我们还发现多巴胺剂量依赖性双向影响层二世内嗅皮层外侧。清醒动物,增加水平的多巴胺选择性再摄取抑制剂促进突触反应的刺激所激活的梨状皮层,和现场兴奋性突触后电位(fEPSPs)也促进体外低浓度的多巴胺(<一个href="#B29">29日一个>]。然而,更高浓度的多巴胺抑制fEPSPs,和类似的抑制效应已经被其他内侧内嗅皮层观察到层二世(<一个href="#B30">30.一个>和第三层<一个href="#B31">31日一个>]。多巴胺还可以减少输入电阻层二世在内侧内嗅皮层神经元的<一个href="#B30">30.一个>),减少时间总和在第五层神经元通过增加横向的部门当前的(<一个href="#B32">32一个>]。多巴胺可能因此调节突触功能内嗅皮层外侧通过多种机制。
我们使用全细胞电流钳录音调查EPSPs的抑制多巴胺的电生理学机制确定“粉丝”II的横向内嗅皮层细胞层。受体阻滞剂被用来确定调解EPSPs的抑制多巴胺受体,和paired-pulse测试是用来评估是否表示前或postsynaptically压制。风扇的内在兴奋性细胞的变化也监控使用超极化反应和去极化电流的步骤。除了一个D2例如抑制受体介导的发射机释放,我们展示的证据表明EPSPs也减少了K+电导依赖激活D1受体。
2。材料和方法
2.1。组织切片
获得全细胞电流钳记录方法是类似于前面描述的<一个href="#B13">13一个>,<一个href="#B29">29日一个>,<一个href="#B33">33一个>,<一个href="#B34">34一个>]。男性Long-Evans老鼠4至6周大与氟烷麻醉,斩首,他们的大脑迅速移除并转移到冷(4°C)人工脑脊液(ACSF)饱和O为95%2和5%的公司2包含(124毫米)氯化钠,氯化钾,1.25不2阿宝42 MgSO42 CaCl226 NaHCO3和10个葡萄糖(pH值7.3;300 - 310 mOsm)。所有化学品都来自Sigma-Aldrich,密苏里州,美国。水平切片(300米厚)是减少使用vibratome(美国佛罗里达州WPI, Vibroslice)和片恢复了至少一个小时在22到24岁°c片被分别记录室和可视化使用立式显微镜(徕卡,里士满希尔、加拿大、DM-LFS)配备光学微分干涉对比,一个40 x水浸的目标,和一个近红外摄像头(美国加州COHU, Inc .)。水下切割的速度与含氧ACSF过冷1.5到2.0毫升/分钟。片包含从腹侧内嗅皮层被部分约1.9到3.4毫米以上两耳线(<一个href="#B35">35一个>]。层二世被确定基于细胞的存在“岛屿”约150米从皮质表面(<一个href="#B36">36一个>- - - - - -<一个href="#B39">39一个>]。
2.2。刺激和记录
补丁记录吸量管的全细胞记录准备硼硅玻璃(1.0毫米OD 4到8米<我>Ω我>)使用水平拉出器(p - 97,萨特Instr。,Calif, USA) and were filled with a solution containing (in mM) 140 K-gluconate, 5 NaCl, 2 MgCl20.5,10玫瑰,EGTA 2 ATP-Tris和0.4 GTP-Tris (pH值调整鸟叫声;270 - 280 mOsm)。吸量管被放置在接触somata层二世的神经元,而温柔的吸下应用电压钳位,形成一个密封(1 - 3 G<我>Ω我>)。整个单元配置是通过增加吸入,实验开始后细胞稳定(通常是磨合后3到5分钟内)。电流钳记录了使用b Axopatch 200放大器(轴突Instr。美国加州)并显示在数字示波器(古尔德1604)。录音在10 kHz和过滤在20千赫(轴突Instr数字化。Digidata 1322)存储在电脑硬盘上。录音被接受如果串联电阻≤25米<我>Ω我>(意思是=米<我>Ω我>),如果输入电阻和静态电位稳定。双极刺激电极由两个钨电极(FHC 1.0米<我>Ω我>)是将跨层我边境附近层II大约0.2到0.6毫米吻侧记录电极。突触反应诱发了0.1毫秒交付使用恒流脉冲刺激定时器和隔离单元架A300型(美国WPI,质量模型和A360)。刺激强度调整唤起反应大约最大(75年至300年的75%一个)。
所有神经元(<我>n我>= 118)包括分析确认为“粉丝”细胞前面描述的基于电生理特征(<一个href="#B40">40一个>,<一个href="#B41">41一个>]。相比,星状细胞内侧内嗅皮层,风扇细胞呈现温和内向整流在超极化电流的步骤,一个小单峰值后去极化后电位,并且不显示突出θ波在阈下膜电位振荡电压(<一个href="#B40">40一个>- - - - - -<一个href="#B42">42一个>]。
2.3。多巴胺能调制的突触反应
多巴胺的影响glutamate-mediated突触传递但一个个内嗅皮层外侧。因此我们记录混合和分离组件由刺激引发的兴奋性突触后电位(EPSPs)层我之前和之后5分钟bath-application 1, 10或50多巴胺。结果使用高浓度的多巴胺必须被谨慎,因为非特异性效应的可能性。然而,片内多巴胺通过氧化降解制备、和类似的多巴胺的浓度已经使用以前,和解释的影响具体的对手,在检查报告在嗅皮质多巴胺对突触传递的影响(<一个href="#B29">29日一个>- - - - - -<一个href="#B32">32一个>和前额叶<一个href="#B23">23一个>,<一个href="#B43">43一个>皮质。反应是诱发每隔20秒,10反应得到的均值进行分析。基线反应得到潜力和休息,因为通常多巴胺细胞超极化粉丝,恒流往往是需要返回细胞原始记录膜电位的多巴胺的存在。焦亚硫酸钠(50米)是coapplied减缓多巴胺的氧化(<一个href="#B29">29日一个>,<一个href="#B31">31日一个>,<一个href="#B43">43一个>),环境照明也减少了。焦亚硫酸钠的可能影响进行评估与车辆控制。药物通常存储在−20°C作为集中在需要时股票的解决方案,但多巴胺盐酸溶解只是洗澡之前的应用程序。
Paired-pulse测试被用来确定多巴胺调节EPSPs通过预处理或突触后机制(<一个href="#B13">13一个>]。对刺激30毫秒的脉冲间隔隔开了前后5分钟bath-application 1, 10或50多巴胺。刺激强度降低唤起EPSPs大约50%的最大,和十平均反应分析。Paired-pulse便利化被表达的振幅量化第二反应的比例的第一反应。
机制调解EPSPs的高浓度的抑制多巴胺被评估调查50的影响M多巴胺突触反应的孤立的组件。在正常ACSF基线记录后,AMPA受体介导反应带浴室的孤立的应用50M 2-amino-5-phosphonovaleric酸(APV)和25M荷包牡丹碱methiodide或NMDA受体介导反应与20孤立M 7-nitro-2 3-dioxo-1, 4-dihydroquinoxaline-6-carbonitrile (CNQX)和25荷包牡丹碱。GABA-mediated IPSPs分离与1毫米犬尿酸或20与50 M CNQXM APV。孤立的突触反应记录之前和之后5分钟50的应用多巴胺。孤立的AMPA受体介导反应也用于确定多巴胺抑制EPSPs主要通过D1——或者维2例如受体。基线反应记录的D1受体拮抗剂SCH23390 (50米)或D2受体拮抗剂舒必利(50米)(<一个href="#B29">29日一个>- - - - - -<一个href="#B31">31日一个>),和50M多巴胺当时申请了5分钟。舒必利准备每日在ACSF股票6% DMSO溶液滴定盐酸0.1 N,还有最后一个与舒必利0.1% DMSO溶液的浓度。
多巴胺的影响风扇的固有兴奋性细胞评估超极化去极化电流通过监测反应步骤。动作电位的变化,afterhyperpolarizations,输入电阻和内向整流检查前后5分钟浴应用1,10或50多巴胺。动作电位的数量引起的反应阈上的电流注入可以用来描述神经元兴奋性(<一个href="#B32">32一个>),因此我们决定发射峰值的数量在回应一个500 millisecond-duration去极化电流脉冲常数控股潜在使用脉冲幅度(通常休息),引发了3到5动作电位(<一个href="#B32">32一个>]。受体调节由多巴胺带来的对输入电阻的变化研究了使用SCH23390或舒必利,并使用0.5涉及的离子电导进行了评估M河豚毒素(TTX)或30 mM四乙铵(茶)。阻滞剂是preapplied coapplication前5 - 10分钟的多巴胺5分钟。
2.4。数据分析
电生理特征的风扇细胞和突触反应的变化进行了分析使用软件程序(轴突Instr Clampfit 8.2。美国加州)。平均EPSPs的振幅测量相对于prestimulus基线,paired-pulse便利化是由表达第二的振幅响应的振幅的比例的第一反应。动作电位振幅测量从静态电位和动作电位的宽度和快速和介质afterhyperpolarizations阈值的测定。输入电阻计算通过测量峰值和稳态电压响应−200 pA当前步骤(500毫秒),和内向整流是量化表达高峰输入电阻的比例稳态阻力(整流比)。所有数据都表示为均值±SEM策划,和响应特性的变化进行了评估使用配对样本<我>t我>测试或混合设计方差分析。
3所示。结果
3.1。Electroresponsiveness层二世风扇细胞
总共有118粉丝侧内嗅皮层细胞层二世电生理和包括进行分析,确定了和这些细胞的特点是类似报道之前(<一个href="#B40">40一个>,<一个href="#B41">41一个>]。风扇细胞平均−静止膜电位输入电阻的mV,高峰米<我>Ω我>。大多数细胞内(108 118)展示了一个小延迟整流以应对超极化电流步骤(整流比:)。动作电位(振幅:mV,宽度:毫秒,阈值:−mV)通常是快速和中型afterhyperpolarizations(−紧随其后mV和−mV)和一个小的去极化后电位。平均EPSPs的刺激所激活层平均振幅mV。连续记录膜电位得到的一个子集28细胞评估阈下膜电位振荡,类似于Tahvildari和阿隆索的结果(<一个href="#B40">40一个>),风扇细胞没有显示突出的振荡(数据未显示)。
3.2。多巴胺EPSPs的调制
我们之前发现多巴胺浓度的影响在体外层二场EPSPs, 10多巴胺促进fEPSPs和50到100M多巴胺抑制fEPSPs [<一个href="#B29">29日一个>]。我们获得类似的浓度的影响在整个细胞EPSPs记录之前和之后5分钟浴应用多巴胺。应用50M多巴胺导致强烈的突触抑制反应%的基线水平(见图<一个href="//www.newsama.com/journals/np/2008/203514/fig1/" target="_blank">1(一)一个>;= 7.75,;<我>n我>= 9)15分钟可以逆转的冲刷在正常ACSF(3细胞)。我们最初的预期10M多巴胺促进EPSPs [<一个href="#B29">29日一个>),但发现10M多巴胺而引起了一场小的突触抑制(%的基线;参见图<一个href="//www.newsama.com/journals/np/2008/203514/fig1/" target="_blank">1 (b)一个>;= 2.31,;<我>n我>= 18)。然而,较低浓度的1M多巴胺显著增强的反应%的基线水平(见图<一个href="//www.newsama.com/journals/np/2008/203514/fig1/" target="_blank">1 (c)一个>;= 5.04,;<我>n我>= 7)。在我们之前的研究中使用煤气流接口,一个更大的浴体积和慢流量可能会增加多巴胺氧化和减少的有效浓度的多巴胺片,这也许可以解释为什么一个更高的应用促进了反应浓度,研究[<一个href="#B29">29日一个>]。浴应用抗氧化剂单独焦亚硫酸钠无显著影响整个细胞EPSPs的振幅(见图<一个href="//www.newsama.com/journals/np/2008/203514/fig1/" target="_blank">1 (d)一个>;<我>n我>= 8)。
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