Ūso statinės žievės delta svyravimai ir gama galia pabudusioje pelėje yra susiję su kvėpavimu | gamtos komunikacijos

Ūso statinės žievės delta svyravimai ir gama galia pabudusioje pelėje yra susiję su kvėpavimu | gamtos komunikacijos

Anonim

Dalykai

  • Barelio žievė
  • Neurofiziologija
  • Uoslės lemputė
  • Kvėpavimas

Anotacija

Dabartiniai įrodymai rodo, kad delta svyravimus (0, 5–4 Hz) smegenyse sukelia vidiniai tinklo mechanizmai, apimantys žievės ir talamų grandines. Čia mes pranešame, kad delta juostos virpesiai smaigalyje ir vietinio lauko potencialas (LFP) aktyvumas miegančių pelių žvynelinės statinės žievėje yra faziškai užfiksuoti kvėpavimui. Be to, LFP virpesiai gama dažnio juostoje (30–80 Hz) yra amplifikuojami amplitudėje, atsižvelgiant į kvėpavimo ritmą. Pašalinus uoslės lemputę, pašalinami kvėpavimo užfiksuoti deltos virpesiai ir delta-gama fazės ir amplitudės ryšys. Taigi, mūsų išvados rodo, kad kvėpavimas neužfiksuotas uoslės svogūnėlių aktyvumas yra pagrindinė delta svyravimų ir gama galios moduliavimo varomoji jėga miegančios švilpuko statinės žievės srityje.

Įvadas

Svyruojantis neuronų aktyvumas yra dažnas žinduolių neokortekso reiškinys, kurį lengvai galima pastebėti esant vietinio lauko (LFP) ir elektroencefalogramos (EEG) signalams 1 . Virpesiai vyksta plačiame dažnių diapazone, įskaitant lėtus (0, 5–8 Hz) delta / teta ir aukšto dažnio gama juostos (30–80 Hz) virpesius 2 . Kaip generuojamas ir kontroliuojamas svyruojantis smegenų aktyvumas, ypač žemo (delta, 0, 5–4 Hz) dažnio diapazone, ir kaip svyravimai susiję su elgesiu, tik iš dalies suprantama 3 . Manoma, kad neokortikiniai neuronų virpesiai delta dažnių diapazone (0, 5–4 Hz) yra generuojami mechanizmais, apimančiais ir neokortikinius, ir thalaminius neuronų ciklus 4, 5, ir dažniausiai būna susiję su lėto miego bangomis tiek žmonėms, tiek gyvūnams. Tačiau delnų juostos svyruojantis aktyvumas LFP ir smaigalys taip pat buvo stebimi miegančių stambių žievių žadintuvo, galvos, pritvirtintos 6, 7, 8, žievėje. Poilsio metu pelės ritmingai kvėpuoja dažniais nuo 1 iki 3 Hz, o tai atitinka neuronų virpesių delta dažnių diapazoną. Nors elgesio lygmeniu buvo įrodyta, kad kvėpavimas ir šnabždesio judesiai yra dinamiškai fiksuojami šioje dažnių juostoje 9, 10, 11, ar nervų ritmas statinės žievėje yra susijęs su kvėpavimu, nebuvo ištirtas.

Norėdami ištirti galimą ryšį tarp statinės žievės delterinių virpesių pabudusių pelių kvėpavimo metu esant ramiam kvėpavimo dažniui, mes kartu išmatuojome kvėpavimo ritmą ir neuronų aktyvumą miegančių galvos, pritvirtintos prie galvos, statinės žievės švilpimo statinėje. Mes nustatėme, kad delta juostos neuronų virpesiai plačiakampės statinės žievėje fazėje buvo prigludę prie kvėpavimo ritmo ir juos daugiausia lėmė uoslės lemputės veikla. Be to, fazės ir amplitudės susiejimo analizė parodė, kad LFP virpesiai gama dažnio juostoje buvo amplitudės moduliuoti fazėje atsižvelgiant į kvėpavimo ritmą. Taigi, mūsų rezultatai rodo, kad kvėpavimo takų aktyvumas tiesiogiai moduliuoja lėtą (1–4 Hz) ritminį neuronų aktyvumą somatosensorinio šluotelės statinės žievėje ir netiesiogiai moduliuoja gama juostos galią per fazės ir amplitudės sujungimo mechanizmus. Keletas tyrimų susiejo teta-gama fazės ir amplitudės ryšį su jutimo, motoriniais ir pažintiniais procesais 12, 13, 14, 15 . Taigi, mūsų išvados rodo galimą neuroninį mechanizmą, skirtą uoslės ir ūsų taktilinio pojūčio kryžminėms sąveikoms 9, 10, 11 .

Rezultatai

Kvėpavimo užfiksuoti LFP virpesiai statinės žievėje

Taikydami kelių elektrodų tarpląstelinio įrašymo metodus, išmatuojome smaigalį ir vietinio lauko potencialą (LFP) aktyvumą somatosensorinėse šluotelių statinės žievėje, kai yra pabudusios, galvos pritvirtintos pelės. Tuo pačiu metu kvėpavimo aktyvumas buvo stebimas neinvaziškai, matuojant oro temperatūros svyravimus prieš šnerves (žr. Metodai). LFP, taip pat vieno ir kelių vienetų smaigalio veikla buvo ritmiškai koreliuojama su kvėpavimu (1, 2 pav.).

Image

Kvėpavimo takų ir vietinio lauko (LFP) signalų koreliacija ir suderinamumas žadinančios pelės žievės žievėje. Parodomi vienos pelės duomenys, tačiau rezultatai buvo gauti iš penkių pelių. a ) Kvėpavimo ritmas (juodas) ir du LFP signalai, vienu metu užfiksuoti ūso statinės žievėje (raudona ir mėlyna) ramybės būsenoje. Įrašymo vietos buvo 300 μm atstumu. b ) Kvėpavimo takų ir LFP signalų autokoreliacijos (kairėje) ir kryžminės LFP-kvėpavimo koreliacijos (dešinėje). Kreivės spalvos atitinka spalvas a . c ) Tie patys įrašai, kaip ir a punkte, tačiau pagreitėjus kvėpavimui, kurį sukelia trumpas hipoksinio oro poveikis. d ) Kvėpavimo takų ir LFP signalų autokoreliacijos (kairėje) ir kryžminės LFP-kvėpavimo koreliacijos (dešinėje). Kreivės spalvos atitinka spalvas a . e ) momentinio kvėpavimo dažnis (viršuje) ir LFP kvėpavimo suderinamumas (apačia) įprasto pagreitinto kvėpavimo metu, atsirandantis dėl hipoksinio oro poveikio. Kvėpavimo dažnis ir koherentumas buvo apskaičiuoti per 5 s laiko langus, judėti 2, 5 s žingsniais. Darna buvo nubraižyta pseudo spalvos kode, pavaizduota dešinėje. Pilkas fonas viršutiniame skydelyje rodo hipoksinio oro poveikio laiką. Duomenys, parodyti a ir c, yra du 3-ių segmentų viso duomenų diapazono, parodyto e (laiko ašys a ir c yra bendros su e ).

Visas dydis

Image

Vieno ( n = 3) ir kelių vienetų ( n = 9) smaigalio aktyvumas buvo užfiksuotas dviejų pabudusių pelių ūsų žievės žievėje. Kryžminis smaigos aktyvumo ir kvėpavimo koreliavimas buvo reikšmingas 3/3 vienetų ir 8/9 daugiavienetių įrašų. a ) Vienuolio smaigalio aktyvumo tarp smaigų intervalo histograma, užfiksuota per 10 minučių pažadintos pelės ūso žievės žievėje. Įžanga rodo pirmojo (kairiojo) ir paskutiniojo (dešiniojo) 10 veikimo potencialų bangų pavidalų sutapimus. b ) Kryžminis koreliacija tarp vienetinių smaigalių ir kvėpavimo (įkvėpimo ciklo pradžios laikas). Mėlyna linija žymi neapdorotą kryžminį ryšį. Juodoji linija žymi pakaitinių koreliacijų pasiskirstymo medianą. Viršutinė ir apatinė raudonos linijos parodo atitinkamai 5-ąjį ir 95-ąjį surogatinio koreliacijos pasiskirstymo procentinį tašką (žr. Metodus arba informaciją). Neapdorotos koreliacijos buvo laikomos reikšmingomis, jei kryžminės koreliacijos vertės viršijo surogatinio koreliacijos pasiskirstymo 5 arba 95 procentilio ribas.

Visas dydis

Uoslės bulbektomijos poveikis virpesiams

Yra žinoma, kad graužikų uoslės lemputėse yra užfiksuotas kvėpavimo takų kvėpavimas, kurį skatina uoslės jutimo neuronų aktyvavimas kiekvienu kvėpavimu pro nosį 16, 17 . Fontanini ir kt. 18,

Sumažintas kvėpavimo ir vietinio lauko (LFP) signalų darnos sumažėjimas nepažeistose ir uoslės bulbektomizuotose pelėse, užfiksuotose budinčiomis, fiksuotomis galvos sąlygomis. a ) Kvėpavimas (juodas), matuojamas kaip temperatūra prieš pelės šnerves ir tuo pačiu metu registruojami LFP signalai (raudona ir mėlyna) bulbektomizuotos pelės žievės žievėje. Kvėpavimo signalas buvo normalizuotas atimant vidurkį ir padalijant iš sd ( b ) LFP autokoreliacijos (kairėje) ir kvėpavimo signalų, parodytų a, ir kryžminių koreliacijų (dešinėje) tarp kvėpavimo signalo ir bet kurio LFP signalo a. . Raudona ir mėlyna kreivės rodo kryžmines koreliacijas, gautas iš LFP, nupieštų atitinkama spalva a . c ) Kvėpavimo takų ir LFP signalų suderinamumas pagal kvėpavimo dažnį. Atskiri duomenų taškai parodo 50 s duomenų segmento suderinamumą tarp kvėpavimo ir tuo pačiu metu užfiksuoto LFP signalo. Skirtingi simboliai žymi skirtingas peles, o balti ir juodi simboliai atitinkamai nurodo nepažeistas ir bulbektomizuotas peles. Iš viso buvo paimti 52 ir 18 50 s segmentai iš atitinkamai penkių nepažeistų ir šešių bulbektomizuotų pelių. Keli identiški simboliai žymi kelis lygiagrečius LFP matavimus (su iki penkių elektrodų ūso statinės žievėje) arba kelis LFP pavyzdžius iš tos pačios įrašymo vietos vienoje pelėje. Kiekviena simbolio padėtis išilgai x ašies yra nustatoma pagal vidutinį kvėpavimo dažnį per atitinkamą 50 s segmentą. d ) c punkte pateiktų duomenų santrauka. Baltos ir juodos dėžės ir šnabždesiai vaizduoja priemones (erkes dėžučių viduje), 1 ir 3 kvartilius (dėžutės dugnas ir viršutiniai galai) ir duomenų rinkinius (ūsai), skirtus baltos ir juodos spalvos duomenų taškams c, atitinkamai.

Visas dydis

LFP svyravimai, susiję su nosies oro srautu

Norėdami kontroliuoti, ar bulbektomizuotų pelių kvėpavimo ir LFP dermės praradimas buvo susijęs su kitokiu su kvėpavimu nesusijusiu poveikiu, atlikome tracheotomijas nepažeistose, anestezuotose pelėse ( n = 3), kad kvėpavimas būtų pašalintas iš nosies. Šis manipuliavimas selektyviai užkirto kelią uoslės svogūnėlio suaktyvinimui per nosies oro srautą, paliekant svogūnėlį nepažeistą. LFP aktyvumas buvo užfiksuotas ūso statinės žievėje, o kvėpavimo aktyvumas buvo stebimas atliekant krūtinės judesius. Be to, mes sukūrėme dirbtinį ritminį oro srautą per nosį, nepriklausomą nuo savaiminio trachėjos kvėpavimo (4 pav.). Tai buvo atliekama trimis skirtingais oro srauto dažniais ir kontroliuojamu tūriu, kuris mėgdžiojo pelės ramybės potvynio tūrį - ~ 0, 15 ml (žr. Metodą). Dirbtinio nosies oro srauto dažnis buvo pasirinktas mažesnis (0, 8 Hz), didesnis (3, 2 Hz) arba toks pat (1, 6 Hz) kaip vidutinis spontaninis anestezijos pelės kvėpavimo dažnis. Tracheotomizuotose pelėse koreliacija tarp kvėpavimo ir statinės žievės LFP aktyvumo buvo silpna (4b, d, f, dešinė, žalia), tačiau LFP aktyvumas buvo stipriai koreliuojamas su ritmine nosies oro srove (4b, d, f pav.). dešinė, juoda) visais trimis išbandytais dažniais. Didžiausia koreliacija tarp nosies oro srauto ir LFP aktyvumo įvyko esant 1, 6 Hz nosies oro srauto ritmui. Tai gali būti dėl pagrindinių žievės neuronų rezonanso reiškinių, kurie, kaip įrodyta, turi pageidaujamą subpozicijos dažnį, artimą 1, 6 Hz (nuoroda 21).

Image

Vietinio lauko potencialo (LFP) svyravimai ūsų statinės žievėje, susiję su nosies oro srautu anestezuotoje tracheotomizuotoje pelėje. Duomenys pateikti iš vienos pelės, tačiau rezultatai buvo gauti 3/3 pelių. a ) Neapdoroti signalai, atspindintys nosies oro srautą, moduliuoti 0, 8 Hz dažniu per kylančiosios trachėjos angą (juoda), spontaniškas kvėpavimas pro mažėjančios trachėjos angą, matuojant krūtinės judesiu (žalia), ir statinės žievės LFP (šviesiai raudona: neapdorotas signalas, raudona: filtruojama 0, 5–10 Hz). b ) Signalų autokoreliacijos (kairėje) su ta pačia spalva, ir filtruoto LFP signalo kryžminės koreliacijos (dešinėje) su nosies oro srautu (juoda) ir krūtinės judesiu (žalia). Visos koreliacijos buvo apskaičiuotos iš 50 s trukmės duomenų segmentų, apimančių pėdsakus, nurodytus a, kaip rodo etiketės skydeliuose. c ) Kaip nosies oro srautas, moduliuotas 1, 6 Hz dažniu. d ) c ir c signalų automatinės ir kryžminės koreliacijos, kaip nurodyta b punkte . e ) Kaip nosies oro srautas, moduliuojamas 3, 2 Hz dažniu. ( f ) Automatiniai ir kryžminiai, kaip nurodyta b, signalams e . Nosies oro srauto ir krūtinės judesio vienetai yra savavališki, tačiau bendri a, c ir e .

Visas dydis

LFP aktyvumas vyksta po elektrinės uoslės lemputės stimuliacijos

Dėl ritmingo oro srauto per nosį uoslės lemputė gali paveikti mažas mechanines jėgas, kurios gali sukelti neuronų reakcijas dėl mažų smegenų audinių judesių prieš įrašomus elektrodus. Todėl mes atlikome dar vieną kontrolinį eksperimentą, kurio metu pašalinome nosies oro srautą atlikdami tracheotomiją, tačiau dabar modifikuotas uoslės lemputės neuronų aktyvumas elektrinės stimuliacijos būdu, tuo pačiu registruojant statinės žievės LFP aktyvumą. Mes panaudojome ritminę elektrinę stimuliaciją, susidedančią iš trumpų dabartinių žingsnių, kad suaktyvintume ipsilaterinę uoslės lemputę tais pačiais dažniais, kurie buvo naudojami dirbtinei nosies oro srovės stimuliacijai (0, 8, 1, 6 ir 3, 2 Hz) ankstesniame eksperimente. Šie dirgikliai sukėlė statinės žievės LFP dirgikliais užfiksuotus ritminius svyravimus (5 pav.), Patvirtindami, kad ritmingas uoslės svogūnėlių aktyvumas ritmiškai moduliuoja nervų aktyvumą švilpuko statinės žievės srityje.

Image

( a ) Vidutinis statinės žievės LFP atsakas į elektrinę stimuliuojančią ipsilateralinę uoslės lemputę 0, 8 Hz ritminiu stimulu. Stimulą sudarė 50 Hz traukiniai 10 ms srovės žingsniais (50 μA), kartojamų kas 1, 25 s (= 0, 8 Hz). Rodyklė nurodo į stimuliavimo traukinio pradžią. Elektros stimuliacijos artefaktai (pažymėti garbanotomis skliaustelais, pažymėtais stim.artif.) Atrodo kaip tankios vertikalios linijos, supjaustytos apačioje. LFP signalų vidurkis buvo nustatytas 30 stimuliuojančių traukinių. LFP padidėjo stimuliuojant svogūnėlius ir vėl sumažėjo tarp traukinių intervalo. Vidutinė LFP atsako amplitudė buvo išmatuota kaip skirtumas tarp įtampos stimulo traukinio pradžios ir pabaigos momento vidurkio signalo, pažymėto dviem brūkšninėmis horizontaliomis linijomis, skirtumo. b ) Vidutinis statinės žievės LFP atsakas į tą patį dirgiklį kaip ir , bet esant didesnei stimulo srovei (80 μA). LFP padidėjo greičiau, kai dirgiklio srovė buvo didesnė. ( c, d ) Vidutinis statinės žievės LFP atsakas į svogūnėlių stimuliaciją (80 μA) esant 1, 6 Hz ( c ) ir 3, 2 Hz ( d ). Visais atvejais svogūnėlių stimuliacija buvo vykdoma per koncentrinį bipolinį elektrodą (SNEX 100x, Kopf Instruments, JAV). Stimulio laikas buvo kontroliuojamas naudojant „Spike2“ programinę įrangą, o CED 1401 (tiek „Cambridge Electronic Design“, JK) D / A išvestis, tiek stimuliacijos srovės buvo generuojamos iš akumuliatoriaus varomo stimulo izoliavimo įrenginio (A380, „World Precision Instruments“, JAV). e ) vidutiniai LFP atsakai, išmatuoti kaip aprašyta nuo trijų iki skirtingų stimulų dažnių esant dviem skirtingiems stimulo srovėms. Atsakymai į kiekvieną stimulo dažnio ir srovės derinį buvo išmatuoti trijose pelėse. Atsako amplitudės normalizuojamos atsižvelgiant į maksimalų kiekvieno gyvūno atsaką į 0, 8 Hz / 80 μA stimulą ir apskaičiuojamas trijų pelių vidurkis. Atsako amplitudė buvo stimulo srovės ir stimulo dažnio funkcija. Klaidų juostos rodo pus

Visas dydis

Gama ir kvėpavimo ritmų fazinis ir amplitudinis ryšys

Naujausi tyrimai rodo, kad gama juostos amplitudė ar galia yra moduliuojama fazėje su delta juostos virpesiais. Tai yra fazės ir amplitudės jungtis 14, 15, 22 . Mūsų duomenys taip pat rodo šio tipo kryžminio dažnio sąveiką. Mes nustatėme, kad gama virpesių galia (75 Hz) ūso statinės žievėje buvo modifikuota fazėje su kvėpavimo ciklu (6 pav.). Taigi su kvėpavimu yra susiję ne tik lėti virpesiai, bet ir aukštesnio dažnio veikla šluotelės statinės žievėje. Toks kryžminio dažnio ryšys buvo susijęs su neuronų aktyvumo, susijusio su aukštesnėmis smegenų funkcijomis, erdviniu ir laiko koordinavimu 14, 23 . Naudodamiesi statistinio metodo įkrovos lazdele metodu, naudodamiesi atsitiktinės atrankos surinktų duomenų duomenimis (žr. Metodus), mes parodėme, kad pašalinus uoslės lemputę buvo pašalinta su kvėpavimu susijusi jėgos moduliacija perėjimo nuo gama (30–80 Hz) į greitą dažnio diapazone. (80–200 Hz) virpesiai. Atlikta priešingai dažnių diapazonuose žemiau ir virš šios juostos, kur fazės ir amplitudės ryšys buvo stebimas po uoslės bulbektomijos (6 pav.).

Image

Fazės ir amplitudės ryšys tarp kvėpavimo užfiksuotos delta ir gama juostos virpesių, esant stambios žievės LFP aktyvumui, kai laukiama nepažeistos ir budrios bulbektomizuotos pelės, sekama populiacijos statistika. a ) Kvėpavimo sistemos aktyvumas (viršutiniai pėdsakai), gama juostos virpesių amplitudė (vidurinis pėdsakas) ir deltos virpesių amplitudė (šviesiai žalios dugno pėdsakas) ir jos fazė (tamsiai žalios dugno pėdsakai) nepaliestoje pelėje. Gama virpesių (75 Hz) amplitudės smailės ritmiškai fazėje fiksuojamos prie deltos ciklo. b ) Gama virpesių amplitudė kaip delta fazės funkcija (raudona). Ištisinės ir punktyrinės juodos linijos rodo surogatinio amplitudės pasiskirstymo vidurkį ir 2, 5 bei 97, 5 procentilio ribas, įvertintas iš 1000 fazių atsitiktinių imčių surogatų. Gama amplitudės moduliacija reikšminga deltos ciklo 0 fazėje. ( c, d ) Atitinkamai kaip ir a, b, bet pelėms, kurioms skirta bulbektomija. Pašalinus uoslės lemputę, gama juostos virpesių amplitudės moduliavimas nebėra fazinis, kad kvėpuotų. e ) Kiekybinė fazės ir amplitudės susiejimo pagal vidutinį vektoriaus ilgį (MVL, kietas juodas linijas) analizė tarp kvėpavimo (delta) dažnio fazės ir dažnių diapazono amplitudės nuo 1 iki 256 Hz (logaritminiu mastu). Pilkas ir baltas fonas nubrėžia dažniausiai naudojamas dažnių juostos ribas 1 . Ištisinės ir punktyrinės pilkosios linijos nurodo surogatinių vidutinių vektorių ilgio verčių, apskaičiuotų iš 1000 fazių, atsitiktinių imčių, surogatų, vidurkį ir 95 procentilį. f ) Kvėpavimo ir LFP fazės amplitudės sujungimo su sveikais ir bulbektomizuotomis pelėmis populiacijos statistika. MVL vertės buvo apskaičiuotos iš to paties LFP segmentų rinkinio, kuris buvo naudojamas koherencijos analizei 2c pav. (52 mėginiai iš penkių nepažeistų ir 18 mėginių iš šešių bulbektomizuotų pelių). Grafikai rodo mėginių dalį, viršijančią pakaitinio MVL vertės pasiskirstymo 95 procentilio ribas nepažeistose (juodose) ir bulbektomizuotose pelėse (pilkos spalvos), nubraižytą kaip amplitudės dažnio funkciją (logaritmiškai pakeista). Fazių dažnis buvo fiksuotas pagal kvėpavimo dažnį.

Visas dydis

Retrogradinis sekimas

Šiuo metu nežinomas kelias, kuriuo kvėpavimo metu užfiksuotas neuronų aktyvumas pasiekia ūsinės statinės žievę. Yra žinoma, kad pelėse esanti didelė uoslės ar piriforminė žievė rodo kvėpavimo užfiksuotus neuronų virpesius 18 ir amplitudę.

Image

tuo metu t ir dviem skirtingais dažniais, tai yra, fazės dažniu f p ir amplitudės dažniu f a . Šiam ekstrahavimui mes panaudojome bangos transformaciją su Morlet banga, apibrėžta laiku t ir dažniu f kaip

Image
. Parametras σ buvo nustatytas kaip 10 / (6 f ), kad bangoje būtų apie 10 virpesių ciklų. Gauta amplitudė buvo padalyta iš jos vidurkio taip, kad absoliuti amplitudės reikšmė, priklausanti nuo dažnio, neturėtų įtakos būsimos fazės ir amplitudės jungties analizės rezultatams.

Fazių ir amplitudių jungimosi tarp dažnių f a ir f p laipsnis buvo išmatuotas vidutiniu vektoriaus ilgiu

Image
(1 lygtis), kur T yra signalo trukmė, o Xfa, fp yra sudėtinis signalas, apibrėžtas kaip
Image
(2 lygtis). Fazės dažnis f p buvo pritvirtintas prie kvėpavimo dažnio, įvertinto kaip didžiausias kvėpavimo signalo galios spektro dažnis. Amplitudės dažnis f a buvo keičiamas dažnių intervale nuo 1 iki 256 Hz, imant tolygiai pagal logaritminę skalę. Norint išmatuoti vidutinio vektoriaus ilgio reikšmingumą, iš pradinio signalo buvo sugeneruota 1 000 fazių atsitiktinių imčių surogatų, taikant atsitiktinį fazės poslinkį kiekvienam originalaus signalo Furjė koeficientui dažnio srityje ir tada atvirkščiai-Furjė paverčiant randomizuotą signalą atgal į laiko sritis. Vidutinis vektoriaus ilgis kiekvienam iš jų buvo apskaičiuotas lygiai taip pat, kaip ir pradiniam signalui. Pradinis vidutinis vektoriaus ilgis buvo laikomas reikšmingai dideliu, jei jis viršijo pakaitinio vidutinio vektoriaus ilgio 95 procentilį.

Vidutinis vektoriaus ilgis buvo apskaičiuotas 50 sekundžių įrašams, atrinktiems iš laikotarpių be artefaktų. Kiekvienai iš normalių pelių buvo paimti 2–3 tokių be artefakto segmentų pavyzdžiai. Kiekvienai iš bulbektomizuotų pelių buvo paimtas vienas 50 s segmentas.

Spike veiklos analizė

Dviejose pabudusiose, galvos nejudančiose pelėse, stebėdami kvėpavimo organų elgesį, fiksavome spuogų statinės žievės šukes. Dygimo aktyvumas buvo užfiksuotas iš viso 12 vietų, po šešis kiekvienoje pelėje. Dyglių įvykiai buvo išgaunami naudojant nustatytą slenkstį. Jei smaigalio signalo ir triukšmo santykis buvo didesnis nei keturi, o tarpai tarp smaigalių buvo gama pasiskirstę su ugniai atspariu periodu> 5 ms, mes tai laikėme vienu vienetu ( n = 3). Visi kiti traukiniai su smaigaliu buvo vertinami kaip kelių vienetų signalai ( n = 9). Spyruokliniai traukiniai buvo susukti su vieneto ploto Gaussianu ir σ = 2, 5 ms, o gauta funkcija buvo koreliuojama su kvėpavimo signalu (tai yra, termistoriaus įtampos išvestimi). Norėdami nustatyti smaigalys-kvėpavimas koreliacijų reikšmingumą, mes sugeneravome surogatines koreliacijas, atsitiktine tvarka perkeldami smaigalio traukinį į laiką, atsižvelgiant į kvėpavimo laiką. Spyruoklė gali būti laiku pakeista bet kuria atsitiktine reikšme nuo 0 s iki visos įrašymo trukmės. Visi smaigalio laikai pasislinko ta pačia verte, išlaikant smaigalio intervalo seką. Procesas buvo pakartotas 100 kartų, kiekvieną kartą apskaičiuojant paslinktų smaigalių traukinių koreliaciją ir išsaugojant koreliacijos reikšmes. Iš šių 100 surogatinių koreliacijų mes apskaičiavome koreliacijos koeficientų pasiskirstymo mediana ir 5-ą bei 95-ą procentinę dalį kiekvienu vėlavimo laiku. Koreliacijos buvo laikomos reikšmingomis, jei neapdorotos koreliacijos koeficiento reikšmės viršijo 5-ąjį arba 95-ąjį surogatinio pasiskirstymo procentilį (2 pav.).

Atsekimo tyrimai

Penkios pelės buvo anestezuotos (injekcija į veną) su ketaminu / ksilazinu (100/10 ml kg- 1 ) ir patalpintos į stereotaksinį rėmą (Stoelting, Wood Dale, IL, JAV). Galvos oda buvo atidaryta su įpjovimu per vidurį, o kaukolė buvo išlyginta tarp bregmos ir lambda, koreguojant įkandimo juostą. Kūno temperatūra buvo palaikoma 35 ° C, naudojant kaitinimo pagalvėlę. Stiklinė mikropipetė, užpildyta 5% Fluorogold (FG; Fluorochrome, LLC, Denveris, CO, JAV), buvo nuleista į statinės žievę (anteroposterior = −1, 0 mm, vidutiniškai = 3, 8 mm, dorsoventral = −0, 3 mm), o žymiklis buvo suleistas. per jonoforezę (tikslaus srovės šaltinis, „Stoelting Co.“, „Wood Dale“, IL, JAV), esant 2 μA (ciklas 8 s įjungtas ir 8 s išjungtas), iš viso 20 min. Injekcinė pipetė buvo palikta vietoje 10 minučių prieš ir po injekcijos. Prireikus visos operacijos metu buvo skiriamas papildomas anestetikas, kad gyvūnai būtų giliai anestezuojami.

Po 5 dienų išgyvenimo pelės buvo perfuzuotos transkardialiai fosfatiniu buferiniu tirpalu ir 4% paraformaldehido. Smegenys buvo pašalintos ir įdėtos į 4% paraformaldehido 1 dienai, po to perkeltos į 30% buferinį sacharozės tirpalą ir mažiausiai 1 savaitę laikomos 4 ° C temperatūroje. Vainikinės pjūviai (40 μm, kas antra dalis) buvo išpjaustyti nuosekliai, naudojant užšaldantį mikrotomą. FG galima vizualizuoti naudojant fluorescencinę mikroskopiją, todėl tolesnio histologinio apdorojimo nereikėjo. Skyriai buvo praplaunami, sumontuojami, džiovinami oru ir uždengiami ant druskos dengtų plokštelių su DPX tvirtinimo terpėmis histologijai. Visa medžiaga buvo vizualizuota ir atvaizduota naudojant „Leica“ (DMRXA2, „Leica Microsystems“, Bannockburn, IL, JAV) episkopinį-fluorescencinį mikroskopą su skaitmeniniu fotoaparatu (Hamamatsu ORCA-ER, Hamamatsu, Shizuoka, Japonija) ir vaizdavimo programinę įrangą (SimplePCI, Hamamatsu, Šizuoka, Japonija) (7 pav.).

Image

Reprezentatyvūs vaizdai, rodantys retrogradinį ženklinimą priekiniame smegenyse po retrogradinio žymiklio (Fluorogold) injekcijos į statinės žievės vidų. a ) S1BF (statinės žievės) injekcijos vieta. b ) Piriforminėje žievėje (PC) nerasta retrogradiškai pažymėtų ląstelių. Retrogradiškai paženklinti neuronai daugiausia randami 2, 3 ir 5 sluoksniuose priešingos pusės statinės žievės ( c ), ipsilaterinio ventrinio posteromedialinio (VPM) thalamus ( d ), gretimoje ipsilateraliniame S2 (somatosensoriniame) žieve ( e ). Taip pat yra negausus neuronų žymėjimas ipsilaterally bazinių priekinių smegenų (BF) branduoliuose ( f ). IC, vidinė kapsulė; LH, šoninis pagumburys; VPL, veninis posterolateralinis talas; VL, veninis šoninis talas. Svarstyklės, ( a ), 400 μm. ( b - f ), 100 μm. Vaizdai a - c ir d - f yra iš skirtingų pelių.

Visas dydis

Atsisakymas

Už šio leidinio turinį atsakingi tik autoriai ir jis nebūtinai atspindi oficialią NIH nuomonę.

Papildoma informacija

Kaip pacituoti šį straipsnį: Ito, J. et al. Švilpiančios statinės žievės delta svyravimai ir gama galia pabudusioje pelėje yra susiję su kvėpavimu. Nat. Bendruomenė. 5: 3572 doi: 10.1038 / ncomms4572 (2014).

Komentarai

Pateikdami komentarą jūs sutinkate laikytis mūsų taisyklių ir bendruomenės gairių. Jei pastebite ką nors įžeidžiančio ar neatitinkančio mūsų taisyklių ar gairių, pažymėkite, kad tai netinkama.