Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Điều chỉnh tính kích thích của nơron theo lớp bằng chiếu xạ laser 660 nm trong vỏ não chuột
Tóm tắt
Các báo cáo cho thấy chiếu xạ bằng ánh sáng laser (LLI) có thể điều chỉnh hoạt động nơron trong vùng não trước, nhưng rất ít thông tin về việc LLI ở dải bước sóng màu đỏ ảnh hưởng đến tính kích thích của nơron như thế nào. Ở đây, chúng tôi đã nghiên cứu tác động của một laser diode liên tục với bước sóng 660 nm đối với các đặc tính màng nội tại và tính kích thích của các nơron được cho là nơron hình tháp trong lớp đầu vào thalamocortical (lớp 3/4) và lớp 5 của vỏ não thính giác chính ở chuột bằng kỹ thuật ghi điện cực patch-cell toàn bộ. Trong các nơron lớp 3/4, chiếu xạ laser 660 nm (LLI-660) ở mức công suất 20 mW trong 5 phút đã làm tăng dần điện thế màng nghỉ, đạt đến một mức cao ổn định sau khi chiếu xạ. Đồng thời, LLI-660 giảm thời gian trễ khởi phát của các xung điện đầu tiên (spikes) mà không thay đổi ngưỡng xung hoặc biên độ đỉnh nhưng lại làm tăng khoảng cách giữa các xung của cặp xung sốc đầu tiên và tỷ lệ biên độ đỉnh của chúng. Không có sự thay đổi nào như vậy được ghi nhận ở các nơron lớp 5. Thay vào đó, LLI-660 ở 20 mW nhanh chóng giảm độ rộng của xung ~5% trong vòng 1 phút bắt đầu chiếu xạ. Biên độ của sự giảm này không thay đổi trong suốt 5 hoặc 10 phút chiếu xạ và nhanh chóng trở lại ít nhất mức cơ bản sau khi tắt LLI. Việc giảm công suất laser xuống 10 mW làm giảm độ rộng xung nhưng ở mức độ ít hơn, cho thấy tính phụ thuộc vào công suất laser của hiện tượng này. Những dữ liệu này cho thấy LLI-660 điều chỉnh các khía cạnh khác nhau của tính kích thích của nơron ở các nơron vỏ não theo cách phụ thuộc vào lớp, có thể bằng cách ảnh hưởng đến các kênh ion nhạy điện khác nhau.
Từ khóa
#laser 660 nm #kích thích nơron #vỏ não thính giác #chiếu xạ laser #cấu trúc thần kinhTài liệu tham khảo
Snyder-Mackler L, Bork CE (1988) Effect of helium-neon laser irradiation on peripheral sensory nerve latency. Phys Ther 68:223–5
Kono T, Kasai S, Sakamoto T, Mito M (1993) Cord dorsum potentials suppressed by low power laser irradiation on a peripheral nerve in the cat. J Clin Laser Med Surg 11:115–8
Kasai S, Kono T, Sakamoto T, Mito M (1994) Effects of low-power laser irradiation on multiple unit discharges induced by noxious stimuli in the anesthetized rabbit. J Clin Laser Med Surg 12:221–4
Kasai S, Kono T, Yamamoto Y, Kotani H, Sakamoto T, Mito M (1996) Effect of low-power laser irradiation on impulse conduction in anesthetized rabbits. J Clin Laser Med Surg 14:107–9
Shimoyama M, Fukuda Y, Shimoyama N, Iijima K, Mizuguchi T (1992) Effect of He-Ne laser irradiation on synaptic transmission of the superior cervical sympathetic ganglion in the rat. J Clin Laser Med Surg 10:337–42
Walker J (1983) Relief from chronic pain by low power laser irradiation. Neurosci Lett 43:339–44
Basford JR (1995) Low intensity laser therapy: still not an established clinical tool. Lasers Surg Med 16:331–42
Kogure S, Takahashi S, Saito N, Kozuka K, Matsuda Y (2010) Effects of low-power laser irradiation on the threshold of electrically induced paroxysmal discharge in rabbit hippocampus CA1. Lasers Med Sci 25:79–86
Kataoka Y (2001) Does light regulates the brain? Seibutsu Butsuri 41:247–250
Kataoka Y, Oda-Mochizuki N, Tamura Y, Cui Y, Yamada H (2003) Activation of potassium channels is possibly involved in inhibition of neurotransmission of the central nervous system by low-level near-infrared laser irradiation. Neurosci Res 46(1):143
Smith PH, Populin LC (2001) Fundamental differences between the thalamocortical recipient layers of the cat auditory and visual cortices. J Comp Neurol 436:508–19
Cruikshank SJ, Rose HJ, Metherate R (2002) Auditory thalamocortical synaptic transmission in vitro. J Neurophysiol 87:361–84
Kawai H, Lazar R, Metherate R (2007) Nicotinic control of axon excitability regulates thalamocortical transmission. Nat Neurosci 10:1168–75
Anderson LA, Christianson GB, Linden JF (2009) Mouse auditory cortex differs from visual and somatosensory cortices in the laminar distribution of cytochrome oxidase and acetylcholinesterase. Brain Res 1252:130–42
Jones SW (1989) On the resting potential of isolated frog sympathetic neurons. Neuron 3:153–61
Carr DB, Surmeier DJ (2007) M1 muscarinic receptor modulation of Kir2 channels enhances temporal summation of excitatory synaptic potentials in prefrontal cortex pyramidal neurons. J Neurophysiol 97:3432–8
Craven KB, Zagotta WN (2006) CNG and HCN channels: two peas, one pod. Annu Rev Physiol 68:375–401
Karu T, Kurchikov A, Letokhov V, Mokh V (1996) He-Ne laser radiation influences single-channel ionic currents through cell membranes: a patch-clamp study. Lasers Life Sci 7(1):35–48
Passarella S, Casamassima E, Molinari S, Pastore D, Quagliariello E, Catalano IM et al (1984) Increase of proton electrochemical potential and ATP synthesis in rat liver mitochondria irradiated in vitro by helium-neon laser. FEBS Lett 175:95–9
Svoboda K, Helmchen F, Denk W, Tank DW (1999) Spread of dendritic excitation in layer 2/3 pyramidal neurons in rat barrel cortex in vivo. Nat Neurosci 2:65–73
Brumberg JC, Nowak LG, McCormick DA (2000) Ionic mechanisms underlying repetitive high-frequency burst firing in supragranular cortical neurons. J Neurosci 20:4829–43
Lisman JE (1997) Bursts as a unit of neural information: making unreliable synapses reliable. Trends Neurosci 20:38–43
Traub RD, Bibbig A, LeBeau FE, Cunningham MO, Whittington MA (2005) Persistent gamma oscillations in superficial layers of rat auditory neocortex: experiment and model. J Physiol 562:3–8
Yang L, Jia Y (2005) Effects of patch temperature on spontaneous action potential train due to channel fluctuations: coherence resonance. Biosystems 81:267–80
Palmer LM, Stuart GJ (2006) Site of action potential initiation in layer 5 pyramidal neurons. J Neurosci 26:1854–63
Lorincz A, Nusser Z (2008) Cell-type-dependent molecular composition of the axon initial segment. J Neurosci 28:14329–40
Kang J, Huguenard JR, Prince DA (2000) Voltage-gated potassium channels activated during action potentials in layer V neocortical pyramidal neurons. J Neurophysiol 83:70–80
Norris AJ, Nerbonne JM (2010) Molecular dissection of I(A) in cortical pyramidal neurons reveals three distinct components encoded by Kv4.2, Kv4.3, and Kv1.4 alpha-subunits. J Neurosci 30:5092–101
Massengill JL, Smith MA, Son DI, O'Dowd DK (1997) Differential expression of K4-AP currents and Kv3.1 potassium channel transcripts in cortical neurons that develop distinct firing phenotypes. J Neurosci 17:3136–47
Burkhalter A, Gonchar Y, Mellor RL, Nerbonne JM (2006) Differential expression of I(A) channel subunits Kv4.2 and Kv4.3 in mouse visual cortical neurons and synapses. J Neurosci 26:12274–82
Korngreen A, Sakmann B (2000) Voltage-gated K+ channels in layer 5 neocortical pyramidal neurones from young rats: subtypes and gradients. J Physiol 525(Pt 3):621–39
Lujan R, de Cabo de la Vega C, Dominguez del Toro E, Ballesta JJ, Criado M, Juiz JM (2003) Immunohistochemical localization of the voltage-gated potassium channel subunit Kv1.4 in the central nervous system of the adult rat. J Chem Neuroanat 26:209–24
Storm JF (1987) Action potential repolarization and a fast after-hyperpolarization in rat hippocampal pyramidal cells. J Physiol 385:733–59
Shao LR, Halvorsrud R, Borg-Graham L, Storm JF (1999) The role of BK-type Ca2 + -dependent K+ channels in spike broadening during repetitive firing in rat hippocampal pyramidal cells. J Physiol 521(Pt 1):135–46
Sausbier U, Sausbier M, Sailer CA, Arntz C, Knaus HG, Neuhuber W et al (2006) Ca2+ -activated K+ channels of the BK-type in the mouse brain. Histochem Cell Biol 125:725–41
Wakatsuki H, Gomi H, Kudoh M, Kimura S, Takahashi K, Takeda M et al (1998) Layer-specific NO dependence of long-term potentiation and biased NO release in layer V in the rat auditory cortex. J Physiol 513(Pt 1):71–81
Shiva S, Gladwin MT (2009) Shining a light on tissue NO stores: near infrared release of NO from nitrite and nitrosylated hemes. J Mol Cell Cardiol 46:1–3
Browning KN, Zheng ZL, Kreulen DL, Travagli RA (1998) Effects of nitric oxide in cultured prevertebral sympathetic ganglion neurons. J Pharmacol Exp Ther 286:1086–93
Bolotina VM, Najibi S, Palacino JJ, Pagano PJ, Cohen RA (1994) Nitric oxide directly activates calcium-dependent potassium channels in vascular smooth muscle. Nature 368:850–3
Ahern GP, Hsu SF, Jackson MB (1999) Direct actions of nitric oxide on rat neurohypophysial K+ channels. J Physiol 520(Pt 1):165–76
Jarvis D, MacIver MB, Tanelian DL (1990) Electrophysiologic recording and thermodynamic modeling demonstrate that helium-neon laser irradiation does not affect peripheral Adelta- or C-fiber nociceptors. Pain 43:235–42
Orchardson R, Whitters CJ (2000) Effect of HeNe and pulsed Nd:YAG laser irradiation on intradental nerve responses to mechanical stimulation of dentine. Lasers Surg Med 26:241–9
Nicolau RA, Martinez MS, Rigau J, Tomas J (2004) Neurotransmitter release changes induced by low power 830 nm diode laser irradiation on the neuromuscular junctions of the mouse. Lasers Surg Med 35:236–41
Nicolau RA, Martinez MS, Rigau J, Tomas J (2004) Effect of low power 655 nm diode laser irradiation on the neuromuscular junctions of the mouse diaphragm. Lasers Surg Med 34:277–84