Synchronization of cluster-firing cells in the medial septum Balázs Ujfalussy and Tamás Kiss 25. december 9.
Tartalom Miért burstöl a Wang-féle sejt? - bifurkációk Xpp-vel. Az ANDREW-project második félideje - prc burstölő sejteken Mediális szeptum glutamáterg sejtjei: kísérletek és elképzelések Mediális szeptum: ahogy én látom 1
Bifurkációk I Membran potential (mv) 6 4 2 2 4 6 8 1 Period doubling I=.4489nA Saddle node on invariant circle I=.9942nA Hopf bifurcation I=.499nA Membran potential (mv) 6 4 2 2 4 6 12.1.1.2.3.4.5.6.7.8 I (na) 8.2.25.3.35 q_gate.4 rest bursting spiking rest Mechanism of cluster-firing in a single modeled neuron 2
Elliptic burster Izhikevich könyvéből 3
Bifurkációk III Összefoglalás: Wang2 sejt eliptikus burster, a burstök szubkritikus Hopf-fal kezdődnek, és fold limit cycle bifurkációval érnek véget. A fixpont a stabil határcikluson belül van! Következmény: Megfelelö idöben érkezve mind a gátló, mind a serkentő impulzusok periodikus pályára állíthatják a sejtet. 4
Burst Phase Response Curve I PRC with slow pulses phase delay 25 2 PRC with negative pulse 15 PRC with positive pulse 1 5 5 1 15 2 25 5 1 15 2 25 3 35 phase of perturbation PRC with fast pulses phase delay 3 2 1 1 PRC with negative pulse PRC with positive pulse 2 5 1 15 2 25 3 35 phase of perturbation Control Perturbed 5
Burst Phase Response Curve II membrane potential (mv) 6 4 2 2 4 6 6 4 2 2 4 6 membrane potential (mv) 8 1 2 3 4 5 8.22.24.26.28.3.32.34.36.38 time (ms) q gate q gate membrane potential (mv).38 6 line 1 line 2.36 4.34.32.3.28.26 2 2 4.24.22 1 2 3 4 5 time (ms) 6 8.1.2.3.4.5.6.7.8.9 h_gate 6
Burst Phase Response Curve III Membrane potential phase delay 3 Control PRC with fast pulses 2 1 1 2 PRC with negative pulse PRC with positive pulse 7s 5 1 15 2 25 3 35 phase of perturbation 75s 1s 125s 15s 1 2 3 4 5 time (ms) 7
Burst Phase Response Curve IV Phase delay of the next spike Phase Response Curves 2 Weak negative pulse Strong 1 1 2 3 Weak Strong positive pulse 18 36 54 72 Phase of the perturbation 8
MSDB: Buzsáki 22 9
MSDB glutamát sejtek: Sotty 23 1
MSDB glutamát sejtek: Sotty 23 11
MSDB GABA sejtek: Borhegyi et al. 24 12
Garner et al., 25: synchronizated activity in MSDB slice. 13
Colom et al., 25: AEI:glutamát, BFJ:GABA, CGK:acetil-kolin festés. 14
Manseau et al., 25 glutamáterg burstök a mediális szeptumban Slow firing és fast firing sejteken... 15
Manseau et al., 25 glutamáterg burstök a mediális szeptumban Valamint cluster firing sejteken is 16
MSDB glutamát sejtek: Colon 25 vs. Manseau 25 Manseau et. al, 25 Fiziológiai kísérletek alapján: glutamátok mindenkit beidegeznek. 17
Colon et al. 25 Anatómiai adatok, Akkor most hogy is van?... 18
A kísérleti adatok szerint: Összefoglalás II vannak glutamáterg sejtek (Sotty et al. 23, Hajszan et al. 24) a glutamát sejtek cluster - tüzelők (Sotty el al. 23, Manseau et al. 25) és mindenkit beidegeznek (Colom et al. 25, Manseau et al. 25). GABA glutamát: miben változtatja meg a sejtek szinkronizációs képességét? Burst-prc szerint nem sokban, spike-prc szerint akár nagyon is megváltoztathatja. 19
MSDB models revisited II Network activity (spikes per bin) 16 activity of one population activity of the other population 12 8 4 1 1.2 1.4 1.6 1.8 time (s) 2 Membrane potential (mv) Network activity (spikes per bin) 16 4 12 8 4 4 8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 time (s) 2 2
MSDB models revisited III 3 Network activity (spikes per bin) the activity of one population activity of the other population 2 1 1 1.2 1.4 1.6 1.8 time (s) 2 Membrane potential (mv) 4 Network activity (spikes per bin) 16 12 8 4 4 8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 time (s) 2 21
MSDB models revisited I Fourier power (Vs 2) 4 3 2 1 Theta GABA Gamma GABA Theta glutamate Gamma glutamate cell# 4 3 2 1.1.2.3.4.5 Bias (network polarization) 4 3 2 1 1 2 3 4 1 2 3 4 cell# 22
MSDB models revisited IV A glutamatergic network random network of cluster firing neurons: autonomous pacemaker 4 C Membrane potential (mv) Network activity (spikes per bin) 16 8-4 B GABAergic network: polarized network of fast-firing GABAergic cells receive oscillatory input from local glutamatergic cells 6 5 4 3 2 1 Fourier power ( x1 Vs 2) theta (4-12 Hz) gamma (4-6 Hz) -2.2-1.8-1.4-1 -.6 (microa/cm 2) I app -8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 time (s) 2 Membrane potential (mv) Network activity (spikes per bin) 4 16 8-4 -8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 time (s) 2 23
MSDB models revisited IV Előnye hogy működik, szerintem nem túl bonyolult és nem mond ellent a kisérleteknek. Sotty 23: GABAerg sejtek burst/fast firingek, IH arammal, rebound bursttel Sotty 23 + Manseau 25: a glutamaterg sejtek clustertuzelok Manseau 25: kapcsolatok Borhegyi 24 a PV sejtek fázisai A GABA sejtek fiziológiája láthatóan nincs kidolgozva: azért, hogy lássuk, mi kell ahhoz, hogy müködjön. Jól fejleszthető: H áram, rebound burst: Ca áramok. 24