Neuronų tinklų mechanizmų ir jų ryšio su elgsena tyrimai in-vitro
Recenzentas / Reviewer | |
Recenzentas / Reviewer | |
Komisijos pirmininkas / Committee Chairman | |
Komisijos narys / Committee Member | |
Komisijos narys / Committee Member |
Žinduolių viduriniųjų smegenų keturkalnio viršutiniai kalneliai ir jų atitikmuo varliagyviuose – regos tectum – yra svarbus vaizdinės informacijos apdorojimo centras.Įvairių klasių stuburiniams (varliagyviams, paukščiams, žinduoliams) šios anatominės struktūros funkcija ir sandara išlieka panaši. Tyrimui buvo pasirinkta varlė dėl galimybės išlaikyti integruoto akies-tectum preparato gyvybingumą bei atlikti viso neurono viduląstelinį registravimą kartu su kalciui jautrių dažų fuorescenciniu vaizdinimu. Varliagyvių tectum didžioji dalis vaizdinės informacijos apdorojama kriaušinių neuronų, turinčių išvystytus dendritinius medžius bei gaunančių informaciją iš tinklainės mazginio sluoksnio neuronų. Tirta, ar informacijos apdorojime dalyvauja aktyvūs procesai – veikimo potencialai. Rezultatai parodė, kad vaizdinis dirginimas tectum neuronų dendrituose sukelia dideliu greičiu plintančią kalcio koncentracijos kitimo bangą, tiksliai sutampančią su viduląsteliniu elektrodu registruotais veikimo potencialais, bet nesutampančią su sinapsinėmis srovėmis. Šį koncentracijos kitimą panaikina kalcio kanalų blokatoriai nimodipinas ir Cd2+, o tai reiškia, kad kalcis patenka į ląstelę pro aktyvuotus elektrinius kalcio joninius kanalus. Tai, kartus su dideliu plitimo greičiu, rodo, kad už kalcio koncentracijos kitimą ląstelėje atsakingi dendritais plintantys veikimo potencialai. Galima teigti, jog šie veikimo potencialai tectum dendrituose atlieka svarbų vaidmenį vaizdinės informacijos integravime ir elgsenos reguliavime.
The superior colliculus in mammals and its analog in amphibians – the optic tectum – is an important visual information processing center. In various classes of vertebrates, such as amphibians, avians and mammals, the organization and function of this anatomical structure is similar. The optic tectum of the frog was chosen for this analysis because of the possibility to ensure the vitality of the integrated eye-tectum preparation as well as the ability to perform whole-cell voltage clamp recordings with fuorescent calcium sensitive dye imaging. In the optic tectum of amphibians, the majority of visual information is processed by pear shaped neurons possessing well developed dendritic trees which receive synapses from the ganglion cells of the retina. The presence of active dendritic properties (action potentials) in these neurons was investigated. The results indicate that visual stimulation of the optic tectum evokes rapid calcium concentration transients corresponding with action potentials detected via patch clamp registration.These transiens, however, do not correlate with synaptic currents. Calcium channel blockers nimodipine and Cd2+ block the dendritic calcium concentration increase. These fndings, in addition to the rapid propagation velocity, are consistent with action potentials, actively spreading along the dendritic tree.It can be argued that the propagation of somatic action potentials along the dendrites plays a role in the integration and processing of visual information and the control of the frog’s behavior.