电生理记录。
使用Axopatch 200B放大器(分子器件)对红外视频显微镜(BX50WI、Olympus、Dage-MTI)和差分干涉对比光学技术目视鉴定的CA1锥体神经元进行全细胞补丁灯记录。所有记录均在接近生理温度(33–34°C)下进行。记录电极充满以下物质(单位:m米):130 K-葡萄糖酸盐,0.5 EGTA,2 MgCl2,5氯化钠,2 ATP2Na、0.4 GTPNa和10 HEPES,pH 7.3。细胞外溶液含有以下物质(单位:m米):130氯化钠,24氯化钠三,3.5 KCl,1.25 NaH2人事军官4,2氯化钙2,1氯化镁2,和10个葡萄糖,用95%的O饱和2和5%CO2pH值7.3。在所有实验中,使用AP5(50μm)阻断NMDA受体,以防止长期影响。通过将双极电极放置在距离记录电极约300μm(范围约200–500μm)的放射层中刺激Schaffer侧支,以−65 mV的保持电位从CA1锥体神经元记录到EPSC。这种结构中记录的EPSC代表了在类似CA1–CA3突触群中的平均突触反应。之前使用相同的记录配置为STP的真实模型提供实验支持(Kandaswamy等人,2010年)用于当前研究。注意,在我们的实验条件下,受体脱敏和饱和是无关紧要的,电压灯误差也很小,不提供重要的非线性源(Wesseling和Lo,2002年;Klyachko和Stevens,2006年b)。因此,突触后反应可以用作相关频率范围内发射器释放的线性读数。
数据在2 kHz下过滤,在20 kHz下数字化,使用LabVIEW编写的自定义软件获取,并使用MATLAB编写的程序进行分析。刺激序列中的EPCS被标准化为每个序列之前的五个平均低频(0.2 Hz)控制反应,以提供突触强度的相对变化。每个刺激序列在每个细胞中被呈现四到六次,每个呈现被隔开约2分钟的低频(0.2–0.1 Hz)控制刺激,以使EPSC完全恢复到基线。为了纠正短脉冲间隔(ISI)下EPSC的重叠,通过平均给定序列中的所有EPSC,为每个刺激呈现创建一个EPSC波形的标准化模板,这些EPSC与相邻EPSC至少相隔100ms,并标准化为其峰值。然后,列车中的每个EPSC都由一个缩放到当前EPSC峰值的模板波形进行近似,并将其对突触反应的贡献数字相减。
本研究中使用的自然刺激序列代表了记录的放电模式体内来自清醒自由运动大鼠的海马位置细胞(由纽约州立大学布鲁克林分校A.Fenton和R.Muller博士慷慨提供)(芬顿和穆勒,1998年)。ISIs<10 ms的突触峰被视为单一刺激,因为动作电位放电和突触后电流/电位峰值之间的延迟阻碍了在较短ISIs时单个突触反应的分辨。如我们之前所示,这种治疗不会显著影响对自然刺激序列的突触反应(Klyachko和Stevens,2006年a).
计算分析。
为了模拟STP对CA3–CA1兴奋性突触信息传递的影响,我们使用了我们最近开发的STP现实模型,该模型与大鼠海马脑片中该突触的实验测量结果非常一致(Kandaswamy等人,2010年)。该模型考虑了短期突触增强的三个组成部分(两个促进成分和一个增强成分)和抑制,这两个组成部分被建模为使用连续双池模型的可释放囊泡池的耗尽。为了确定宽频率范围内的模型参数,我们在2–100 Hz的刺激频率下,对小鼠海马脑片中CA1神经元的突触反应进行了大量记录。然后,通过拟合扩展的实验数据集来确定模型参数,如下所述Kandaswamy等人(2010年)然后,该模型能够成功预测任意刺激模式下的突触反应。
在我们研究的第一部分中,使用了恒速泊松峰列。对每种速度的6400列短途列车进行了模拟。选择列车持续时间,以使列车中的总平均尖峰数等于100。选择这个时间尺度是为了匹配现有的恒定频率和自然尖峰序列响应的实验数据(Klyachko和Stevens,2006年a;Kandaswamy等人,2010年)。由于定量信息论分析需要连续参数的离散化,我们选择了0.1的释放概率步长和3ms的时间步长。选择时间步长是为了将允许的最小ISI限制在实验和生理上可实现的情况下。