Spontán neuronhálózat aktívitás mérése in vivo

Az éles hullámok (sharp wave ripples - SPW-Rs) a hippocampus által kiváltott szinkronizált neuronális aktivitás gyors kitörései. Széles körben úgy gondolják, hogy kritikus szerepet játszanak az epizodikus memória megszilárdításában, és összefüggésben állnak a neuronális együttesek reaktiválásával specifikus áramkörökben az emlékezés során. A hippokampális gyorstüzelő, parvalbumint expresszáló interneuronokról (FS-PV IN) úgy gondolják, hogy gyors integrációt biztosítanak ezekben az oszcilláló áramkörökben azáltal, hogy elnyomják dendritjeikben a regeneratív aktivitást. Gyors 3D AO kétfoton képalkotást és ketrecmolekulához kötött (caged) glutamátot használtunk, hogy megkérdőjelezzük az interneuronok funkcionális szerepének ezt a klasszikus nézetét - egy hálózati aktivitástól függő dinamikus kapcsoló bemutatásával dendritikus integrációs módban azt láttuk, hogy az FS-PV IN dendritek terjedő Ca2+ tüskéket generálhatnak SPW-R alatt. A tüskék dendrites hot spotokból származtak, és dominánsan L-típusú Ca2+ csatornák közvetítették őket. A Ca2+ tüskék a belsőleg generált membránpotenciál-oszcillációkkal voltak összefüggésben. Ezek az oszcillációk feszültségfüggő Na+ csatornák aktiválását igényelték, ugyanolyan frekvenciájúak voltak, mint az SPW-R-ekhez kapcsolódó térpotenciál-oszcillációk, és szabályozták az akciós potenciálok fázisát. Azt is kimutattuk, hogy a legkisebb funkcionális egység, amely hullámfrekvenciás oszcillációt generál, egy dendrit szegmense. Az összetett dendritikus arborokban a hot spot aktivitás képalkotásának fő nehézsége a jelenleg elérhető képalkotó technológiák nem megfelelő időbeli és térbeli felbontása. Gyors 3D szkennelési módszereink leküzdik ezeket a korlátokat azáltal, hogy nagy időbeli felbontást biztosítanak, akár több tíz mikroszekundumig is, ami lehetővé teszi az egyidejű mérést, még a vékony disztális dendritikus arborizáció több dendrites szegmensében lezajló leggyorsabb regenerációs eseményeket is - magas térbeli diszkretizációval a dendrites hot spotok méretskáláján az SPW-R-ek során.