Elektrofyziologie - využití při studiu neuronálních mechanizmů paměti a epilepsie

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Elektrofyziologie - využití při studiu neuronálních mechanizmů paměti a epilepsie"

Lenka Irena Urbanová
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Elektrofyziologie - využití při studiu neuronálních mechanizmů paměti a epilepsie

2 Záznam elektrické aktivity mozku Buněčné mechanizmy vzniku Principy registrace Základní vlastnosti Experimentální využití Klinické využití Evokované potenciály

3 Elektrofyziologické techniky

4 Elektrická aktivita mozku Morfologie, amplituda a trvání vln závisí: Vzdálenosti elektrody od generátoru proudu Trvání postsynaptických potenciálů Počtu synchronně aktivovaných postsynaptických potenciálů Anatomické orientaci vrstvy pyramidových buněk generujících proud

postsynaptických potenciálů Počtu synchronně aktivovaných

5 Elektrická aktivita mozku Pyramidové neurony jsou hlavní projekční neurony v kůře Apikální dendrity jsou orientované kolmo k mozkovému povrchu Hlavním zdrojem EEG je synaptická aktivita na pyramidových buňkách V důsledku synaptickém aktivity vznikají extracelulární proudy Tyto proudy vedou ke změně potenciálů v extracelulární prostředí neuronů

synaptická aktivita na pyramidových buňkách V důsledku synaptickém aktivity vznikají

6 Synaptický přenos postsynaptické potenciály Elektrofyziologické děje na neuronu Časová a prostorová sumace PSP

7 Mechanismy vzniku elektrické aktivity mozku - EPSP

8 EEG elektrický dipól V důsledku synaptické aktivity vznikají extracelulátní proudy Vztah mezi somatem a dendrity lze označit za měnící se dipól V okolí tyto proudy vyvolávají vlnovitá kolísání potenciálu, které lze registrovat

dendrity lze označit za měnící se dipól V okolí tyto

9 Mechanismy vzniku elektrické aktivity mozku - IPSP

10 Stimulační elektroda CA1 Registrační extracelulární elektrody DG CA3 Stimulační elektroda

11 Ortodromní stimulace Orientace CA1 neuronu Signál z extracelulárních elektrod Denzita zdrojů proudu 10 msec 10 msec

12 Mechanismy vzniku elektrické aktivity mozku Postsynaptické potenciály Povrchové potenciály (EEG) Povrchové + - Excitační + - Inhibiční Hluboké + - Excitační + - Inhibiční

13 Mechanismy vzniku elektrické aktivity mozku - IPSP Morfologie, amplituda a trvání EEG vln závisí: Vzdálenosti elektrody od generátoru proudu Trvání postsynaptických potenciálů Počtu synchronně aktivovaných postsynaptických potenciálů Anatomické orientaci vrstvy pyramidových buněk generujících proud

postsynaptických potenciálů Počtu synchronně aktivovaných postsynaptických

14 Postsynaptické potenciály a jejich synchronizace

15 Postsynaptické potenciály a jejich synchronizace

16 Akční potenciály Hrají akční potenciály roli při vzniku EEG?

17 Mechanismy vzniku elektrické aktivity mozku Morfologie, amplituda a trvání EEG vln závisí: Vzdálenosti elektrody od generátoru proudu Trvání postsynaptických potenciálů Počtu synchronně aktivovaných postsynaptických potenciálů Anatomické orientaci vrstvy pyramidových buněk generujících proud

18 Význam anatomického uspořádání

19 Rozdělení dle frekvence

20 Elektrofyziologické techniky

21 Jednotková aktivita

22 Buzsaki Nature Tetrody

23 Spikes Jednotková aktivita

24 Jednotková aktivita

25 Jednotková aktivita Averaged single units Auto-correlation IS histogram Cross-correlation A B E C

26 Jednotková aktivita E C B A

27 Neuronální aktivita před záchvatem CA1 Jiruska et al. J Neurosci 2010

28 Neuronální aktivita Neuronální aktivita v průběhu záchvatu záchvat Truccolo et al. Nature Neuroscience 2011 Čas (min)

29 Příklady využití kombinace elektrofyziologických technik, za účelem pochopení: Mechanizmů paměti Reorganizace epileptického mozku

30 Fyziologická aktivita hipokampu - sharp wave ripples EEG electrode hippocampus

31 Fyziologická aktivita hipokampu - sharp wave ripples Fyziologické ripples registrovány v CA1 oblasti hipokampu Propagace do cílových struktur Buzsaki & Chrobak 2005

32 Fyziologická aktivita hipokampu - sharp wave ripples Ripples jsou charakterizovány střídáním toku proudu z buňky ven, následované tokem proudu do buňky v oblasti těla neuronu Inhibiční postsynaptické potenciály následované excitačními potenciály, či pálením akčních potenciálů Csicsvari et al. 2007

33 Fyziologická aktivita hipokampu - sharp wave ripples Vysoce organizovaná aktivita neuronů, koordinovaná inhibičními interneurony Aktivace velko populace neuronů v průběhu ripples (Buzsaki & Lopes da Silva 2012) Důležité pro vytváření a uchovávání paměťníh stop. Csicsvari et al. 2007

34 Sharp wave ripples buňěčné mechanizmy Lokální zapojení v hipokampu Intracelulární záznam cell 1 cell 2 cell 3 cell 4 cell 5 Aktivita pyramidových neuronů je kontrolována inhibičními neurony IPSP Akční potenciály Ripples (~180 Hz) EEG I 5 ms Ylinen et al. 1995, Dupret et al. 2013

35 Sharp wave ripples a paměť forward replay reverse replay Diba & Buzsaki 2007

36 Fast ripples a epilepsie Chronická epilepsie je charakterizována spontánními a opakovanými záchvaty tetanus toxin Chronické modely (kainát, pilokarpine, tetanotoxin) R L

37 Ferecsko et al. submitted Fast ripples a epilepsie

38 Fast ripples a epilepsie Normální mozek Chronický epileptický mozek raw data raw data Hz Hz

39 Fast ripples a epilepsie raw data raw data Hz CA Hz CA3 DG raw data Hz Bragin et al, Jiruska et al. 2010

40 Fast ripples a epilepsie CA3 neuron vysokofrekvenční oscilace v CA3 oblasti

41 Fast ripples a epilepsie Tetanus toxin cleaves VAMP VAMP1, Day 2 Hippo Control VAMP1, Day 8 TetTX R Ferecsko et al. submitted

42 EVOKED SPONTANEOUS Fast ripples a epilepsie - inhibice CONTROL TETANUS STIMUL CONTROL TETANUS Ferecsko et al. submitted

43 EEG intracellular Fast ripples buněčné mechanizmy 200 Hz 400 Hz 200 Hz 200 Hz 200 Hz 400 Hz 400 Hz Ibarz et al 2010

Podobné dokumenty

Elektrofyziologické metody a studium chování a paměti

Elektrofyziologické metody a studium chování a paměti EEG - elektroencefalogram Skalpové EEG Intrakraniální EEG > 1 cm < 1 cm Lokální potenciály Extracelulární akční potenciály ~ 1 mm ~ 1 um EEG - elektroencefalogram