Внедрение: 2021 г.

Модуль E14‑440 был применён в схеме регистрации спайковой активности нейронов [1]. В сенсомоторных кортикальных срезах головного мозга морской свинки с использованием местного ионтофоретического воздействия глутамата на сомы и дендриты было обнаружено, что снижение температуры инкубационной жидкости с 34 ºC до 21 ºC - 22 ºC изменяет соматические реакции на местную инъекцию глутамата в дендритные локусы, в то время как ответы на ионтофоретическое воздействие глутамата на сому остаются неизменными.

Трехканальные стеклянные микроэлектроды (диаметр 7,4‑8 мкм) использовали для внеклеточной регистрации спайковой активности нейронов и для применения ионтофоретического передатчика. Канал регистрации и канал управления ионтофоретическим током были заполнены NaCl. Третий канал был заполнен глутаматом натрия или хлоридом ацетилхолина. Канал для управления ионтофоретическим током часто заменяли вторым каналом для фореза передатчика, потому что действие токов, выбранных для фореза передатчика, но проходящих через канал управления током, не вызывало спайковых ответов записанных нейронов. После усиления диффенциальным биоусилителем DAM80 и оцифровки модулем АЦП E14‑440 сигналы импульсной активности вводились в компьютер для хранения, воспроизведения и обработки.

Трехствольный микроэлектрод, содержащий канал для записи, перемещали вдоль V слоя коры (1,2‑1,6 мм от пиальной поверхности), чтобы обнаружить спайковую активность нейронов и приложений передатчика к соме зарегистрированных нервных клеток. После обнаружения спайковой активности нейрона независимую микропипетку, содержащую только форетический канал, помещали в разные точки предполагаемого дендритного дерева (рисунок 1). Кратковременные всплески спайковой активности, регистрируемые «соматическим» электродом при нанесении глутамата через «дендритный» электрод, служили индикаторами его расположения вблизи дендритной поверхности.  

Рисунок 1. Схема регистрации спайковой активности и приложения медиаторов к различным локусам нейрональной мембраны. Спайковую активность регистрировали нейроны V слоя сенсомоторной коры морской свинки в области сомы (1). Медиаторы вводили в область сомы и дендритные локусы: 2 – канал ацетилхолинфореза; 3 – канал глутаматфореза.

В экспериментах на V слое срезов сенсомоторной коры регистрировали активность 111 нейронов. Уровень спонтанной активности варьировал от 0 до 25 импульсов в секунду в разных нейронах. Распределение нейронов в соответствии с уровнем спонтанной активности представлено на рисунке 2. Как видно, у значительного большинства нейронов отсутствует фоновая активность.

Рисунок 2. Распределение нейронов сенсомоторной коры по частоте спонтанной активности. По оси абсцисс показана частота спонтанной активности (имп/с); По оси ординат отложен процент нейронов с заданным уровнем спонтанной активации. Вверху справа указано количество зарегистрированных нейронов в сенсомоторной коре.

Параметры спайковой активности анализировали с помощью компьютерной программы PowerGraph 3.3. Средний уровень спонтанной активности в 3‑секундном интервале перед каждым применением ионофореза рассчитывался для прегипотермического, гипотермического и постгипотермического периодов. В эти периоды также определялись амплитуды спайков. Спайковые реакции нейронов на приложение передатчика оценивали по длительности латентного периода ответа и его интенсивности. Разница между максимальным текущим средним значением частоты спайков в ответе и предшествующей фоновой активностью служила оценкой интенсивности реакции. 

Источник:
Mednikova, Yu.S., Zakharova, N.M. and Pasikova, N.V. (2021) Functional and Pathological Influence of Hypothermia on Spike Activity of Cortical Neurons. Journal of Behavioral and Brain Science , 11, 107‑130. https://doi.org/10.4236/jbbs.2021.115009

Разработчик: Медникова Ю.С., Пасикова Н.В. (ИВНДиНФ РАН, Москва), Захарова Н.М. (ФИЦ ПНЦБИ РАН, Пущино, Россия)