1766006260
2025-12-17 18:24:00
Области CA3 и CA1 образуют сильно взаимосвязанную структуру (Ли и др., 1994 г.; Лауберг, 1979 г.; Амарал и Виттер, 1989 г.; Виттер, 2007 г.). Пирамидные нейроны СА3 имеют хорошо обеспеченные аксоны, которые проецируются на СА3 и СА1 двумя основными путями: ипсилатеральной (ассоциативной) и контрлатеральной (комиссуральной) системами связей.Шинохара и др., 2012 г.). В ассоциативном пути СА3 распределяет свои ветви вдоль и параллельно септо-височной оси СА3 через продольный ассоциативный пучок, заканчивающийся в СА3 на уровне ассоциативного пути. облученная кровать и поднимающаяся кровать (Суонсон и др., 1978 г.; Йорт-Симонсен, 1973 г.; Ишизука и др.,; Ли и др., 1994 г.). Кроме того, те же пирамидальные нейроны СА3 дают начало другому ассоциативному пути к СА1 через коллатерали Шаффера, который нацелен на СА1. облученная кровать и поднимающаяся кровать (Йорт-Симонсен, 1973 г.; Лаурберг и Соренсен, 1981 г.; Суонсон и др., 1978 г.; Суонсон и др., 1980 г.; Ишизука и др.,; Виттер, 2007 г.). Комиссуральная система демонстрирует аналогичную организацию: пирамидные нейроны СА3 по всей септо-височной оси проецируются на контралатеральные СА3 и СА1, достигая одних и тех же целевых слоев.излучаемый и рост) (Лауберг, 1979 г.; Лаурберг и Соренсен, 1981 г.). Интересно, что некоторые пирамидные нейроны СА3 посылают свои коллатерали как по ассоциативным, так и по комиссуральным путям (Лаурберг и Соренсен, 1981 г.). Наконец, возбуждающие проекции СА3 на СА1 кажутся однонаправленными, то есть СА1 не проецируется обратно в СА3 (Йорт-Симонсен, 1973 г.; но посмотри Сик и др., 1994 г.для доказательства наличия ГАМКергических нейронов CA1, которые проецируются обратно в CA3).
Анатомические данные также подтверждаются физиологическими данными. Несколько исследований подчеркнули функциональную роль возбуждающих связей CA3-CA3 и CA3-CA1. Всплески численности населения, вызванные стимуляцией CA3, распространяются на отдаленные части CA1 двусторонне (Финнерти и Джефферис, 1993 г.). Используя электростимуляцию, Бужаки и Эйдельберг, 1982 год. продемонстрировали, что как ассоциативный, так и комиссуральный пути CA3 активируют апикальные и базальные дендриты ипсилатеральных и контралатеральных пирамидных нейронов CA1. Более того, популяционные всплески, вызванные стимуляцией CA3, распространяются на отдаленные части CA1 билатерально (Финнерти и Джефферис, 1993 г.). В свою очередь, несмотря на основные результаты CA1, нацеленные на маленькая комната и энторинальной коре, ее перегородочная (дорсальная) область также редко выступает на ипсилатеральный и контралатеральный CA1 (Суонсон и др., 1978 г.; ван Гроен и Висс, 1990 г.).
Несмотря на анатомическую симметрию двустороннего гиппокампа, доказательства латерализации ограничены (Шинохара и др., 2008 г.; Каваками и др., 2003 г.; Клур и др., 2009 г.; Шиптон и др., 2014 г.; Виллалобос и др., 2017 г.), и его потенциальное влияние на особенности ряби остается неопределенным (Виллалобос и др., 2017 г.). Наш метод обнаружения пульсаций основан на подходе Виллалобос и др., 2017 г.что позволяет нам воспроизвести аналогичные особенности пульсации, описанные в литературе. Распределение средней частоты пульсаций варьировалось от 140 до 150 Гц (Рисунок 2В, Г), что согласуется с выводами Ницан и др., 2022 г. и Ган и др., 2017 г.. События пульсации часто возникали в виде дублетов, что отражалось в пике интервала между пульсациями между 100 мс (Рисунок 2Е, F), по согласованию с Бужаки и др., 2003 г.. Обычно количество циклов на одно событие пульсации колеблется от трех до девяти циклов (Бужаки, 2015 г.), и мы обнаружили, что большинство пульсаций составляют шесть-семь циклов (Рисунок 2Г, Н), аналогичный Виллалобос и др., 2017 г., Юлинен и др., 1995 г.и Салливан и др., 2011 г.но меньше, чем сообщает Ган и др., 2017 г.. Частота пульсаций (обилие пульсаций) составляла примерно 0,5 событий в секунду (Рисунок 2А, Б), что превышает показатели, сообщаемые Виллалобос и др., 2017 г. и Ещенко и др., 2008но это было ниже, чем сообщалось Эго-Стенгель и Уилсон, 2010 г.. Самое главное, мы не обнаружили существенных различий в характеристиках пульсации между левым и правым полушариями. Более того, тестирование эквивалентности между полушариями подтвердило, что характеристики пульсации действительно эквивалентны в указанных пределах. Таким образом, хотя некоторые данные свидетельствуют о латерализации CA1, она, по-видимому, не влияет на особенности пульсации, рассмотренные в этом исследовании.
Изучение синхронности пульсационных колебаний имеет долгую историю в электрофизиологии CA1 грызунов; однако мы считаем, что пульсационная синхронность остается недостаточно изученной, особенно с количественной точки зрения. Этот вывод основан на отсутствии обширных исследований, выявленных посредством поиска ключевых терминов, обзоров цитирования и глав книг, посвященных КСВ (Драгун и др., 2000 г.; Андерсен, 2007 г.; Бужаки, 2015 г.; Лю и др., 2022 г.; Моррис и др., 2024 г.). Хотя некоторые авторы описывают КСВ как высокосинхронные или одни из наиболее синхронных паттернов в мозге млекопитающих (Лю и др., 2022 г.; Салливан и др., 2011 г.; Бужаки, 2015 г.), эти утверждения часто не имеют пояснений и используются в различных контекстах, в том числе: (1) КСВ в результате синхронного возбуждения нейронов СА3 и/или СА1 (Сузуки и Смит, 1988а.; Салливан и др., 2011 г.), (2) КСВ как синхронные полевые события, охватывающие гиппокампальные и парагиппокампальные структуры (Хробак и Бужаки, 1994 г.) и (3) КСВ как одновременные события вдоль септо-височной оси гиппокампа и/или билатерально (Сузуки и Смит, 1987 год.).
Другой источник путаницы возникает из-за того, что не все исследования обнаруживают острые волны и рябь одновременно, несмотря на то, что они называются КСВ. Большая часть литературы сосредоточена либо на острых волнах, исходящих из CA1, либо на облученная кровать или пульсации от CA1 пирамидальный слойа не оба. Тем не менее принято считать, что большинство резких волн сопровождается рябью, и наоборот. Чтобы устранить эту двусмысленность, мы четко уточняем, учитывалось ли в исследовании только острые волны или только рябь, как мы это сделали в нашем анализе.
Насколько нам известно, лишь несколько исследований изучали синхронность КСВ между полушариями (Бужаки, 1986 г.; Бужаки, 1989 г.; Бужаки и др., 2003 г.; Хробак и Бужаки, 1996 г.; Гуан и др., 2021 г.; Сузуки и Смит, 1987 год.; Сузуки и Смит, 1988а.; Сузуки и Смит, 1988b.; Валеева и др., 2019; Виллалобос и др., 2017 г.), тогда как динамика внутриполушарной пульсации вдоль продольной и поперечной осей анализировалась более тщательно (Бужаки, 1989 г.; Бужаки и др., 1992 г.; Хробак и Бужаки, 1996 г.; Салливан и др., 2011 г.; Юлинен и др., 1995 г.; Ницан и др., 2022 г.; Патель и др., 2013 г.; Валеева и др., 2020; Чиксвари и др., 2000 г.; Виллалобос и др., 2017 г.). Исследования внутриполушарной синхронности КСВ показали, что острые волны и пульсации сильно синхронизированы по фазе и/или времени вдоль продольной оси в одном и том же полушарии крыс. Например, Бужаки, 1989 г. сообщили об одновременном возникновении острых волн и всплесков популяции на расстоянии до 3 мм у крысы CA1. облученная кровать. Опираясь на это, Бужаки и др., 1992 г. продемонстрировали пульсирующую фазовую синхронизацию на стержнях, расположенных на расстоянии до 1,8 мм вдоль септо-височной оси. Однако их рисунок 2B показывает изменчивость усредненных сигналов пульсации, но не уточняется, связано ли уменьшение усредненных сигналов с расстоянием между электродами. Юлинен и др., 1995 г. наблюдал пульсацию фазовой синхронизации вдоль септо-височной оси CA1 с расстоянием между стержнями 300 мкм и шириной до 1,5 мм, в то время как Хробак и Бужаки, 1996 г. сообщили об ипсилатеральной фазовой ряби на расстоянии от 4 до 5 мм. После этого Патель и др., 2013 г. обнаружили, что примерно 38% пульсаций были привязаны по времени в пределах 6 мм, 37% распространялись в двух направлениях вдоль септо-височной оси со скоростью от 0,33 до 0,4 мм/мс и 21% были локализованы в пределах 1 мм. Примечательно, что наш набор данных охватывает 1,2 мм, а Виллалобос и др., 2017 г. анализируемые интервалы менее 200 мкм. Это говорит о том, что распространяющиеся пульсации будут разделены менее чем 5 мс, временным окном, соответствующим нижнему пределу нашего анализа совпадений пульсаций и корреляции (Рисунок 6).
События острой волны наблюдались одновременно на ипсилатеральных электродах длиной 1,2–2,4 мм в перегородочной и промежуточной областях CA1 новорожденных крыс.Валеева и др., 2020). Более того, Ницан и др., 2022 г. сообщили, что характеристики пульсации, такие как амплитуда, частота и продолжительность, остаются постоянными вдоль продольной оси CA1, при этом события пульсации синхронизируются по времени по всей оси гиппокампа, охватывая от перегородочных областей CA1 до задних областей и маленькая комната (3 мм у мышей). В отличие, Чиксвари и др., 2000 г. и Салливан и др., 2011 г. исследовали синхронность пульсаций вдоль медиолатеральной оси. Салливан и др., 2011 г. обнаружили высокую корреляцию амплитуд пульсаций вдоль поперечной оси CA1 у крыс, использующих ножки, расположенные на расстоянии 300 мкм, в то время как Чиксвари и др., 2000 г. сообщили о высокой вероятности совпадения пульсаций в интервалах 50 мс при использовании электродов с одинаковым расстоянием. В совокупности эти исследования показывают, что явления острых волн и пульсационные колебания сильно синхронизированы по фазе и/или времени как вдоль септо-височной, так и по поперечной осям в пределах одного и того же полушария CA1.
Недавнее исследование, проведенное Виллалобос и др., 2017 г. поставили под сомнение представление о том, что пульсационные колебания гиппокампа происходят одновременно в обоих полушариях. Чтобы проверить это, они использовали восемь тетродов, по четыре в каждом полушарии. Согласно их схеме, ипсилатеральные электроды располагались на расстоянии менее 200 мкм, а контралатеральные – на расстоянии до 4,5 мм. Благодаря случайному выбору электродов ипсилатеральные электроды можно было расположить вдоль медиолатеральной или септо-височной оси. Обнаружив пульсации в ипсилатеральном и контралатеральном полушариях, они обнаружили, что большинство контрлатеральных пульсаций происходят независимо. В частности, они сообщили об ипсилатеральном совпадении 22% в интервалах времени 5 мс и 29% в интервалах 100 мс по сравнению с контралатеральным совпадением, составляющим всего 3% для интервалов 5 мс и 10% для интервалов 100 мс. Этот результат поразителен не только из-за низкого совпадения пульсаций между контралатеральными участками, но и из-за относительно низкого совпадения пульсаций между электродами, расположенными на расстоянии ≈ 125 мкм друг от друга в пределах одного полушария.
Выводы и будущие направления
Таким образом, несмотря на долгую историю исследований пульсаций CA1, наша работа представляет собой один из немногих подробных количественных анализов их межполушарной синхронизации. Примечательно, что наши результаты бросают вызов выводам Виллалобос и др., 2017 г. демонстрируя, что пульсационные события, хотя в основном синхронизированы по фазе в одном и том же полушарии, демонстрируют надежную синхронизацию времени между полушариями. Это указывает на то, что пульсационная синхронизация не является чисто локальной, а включает в себя глобальную временную координацию, вероятно, обусловленную общими двусторонними входными данными от CA3.
Наши результаты также показывают, что показатели фазовой и амплитудной связи отражают различные аспекты пульсационной синхронности. Фазовая связь сильно локализована и быстро затухает с расстоянием вдоль септо-височной оси, тогда как амплитудная связь остается постоянной в более широких пространственных масштабах, что подчеркивает глобальную природу пульсационной синхронизации времени. Эти данные свидетельствуют о том, что гиппокамп уравновешивает локализованную обработку данных с глобальной координацией — механизм, который может поддерживать консолидацию памяти и формирование когерентных ансамблей клеток в полушариях.
#колебаниях #пульсации #CA1 #крыс #переоценке #доказательств #асинхронности
Ещё по этой теме
