Theoretical Neuroscience

6 Νευραλ Ενχοδινγ Ι: Φιρινγ Ρατεσ ανδ Σπικε Στατιστιχσ
A
20
B
axon terminal
of presynaptic
neuron
microtubules
membrane potential (µς)
0
-20
-40
dendritic
specialization
dendrite
mitochondrion
synaptic
vesicles
cleft
dendritic spine
of postsynaptic
neuron
-60
0
100 200
time (µσ)
Φιγυρε 1.2 (Α) Αν αχτιον ποτεντιαλ ρεχορδεδ ιντραχελλυλαρλψ φροµ α χυλτυρεδ ρατ νεο−
χορτιχαλ πψραµιδαλ χελλ. (Β) ∆ιαγραµ οφ α σψναπσε. Τηε αξον τερµιναλ ορ βουτον
ισ ατ τηε ενδ οφ τηε αξοναλ βρανχη σεεν εντερινγ φροµ τηε τοπ οφ τηε ⇒γυρε. Ιτ ισ
⇒λλεδ ωιτη σψναπτιχ ϖεσιχλεσ χονταινινγ τηε νευροτρανσµιττερ τηατ ισ ρελεασεδ ωηεν
αν αχτιον ποτεντιαλ αρριϖεσ φροµ τηε πρεσψναπτιχ νευρον. Τρανσµιττερ χροσσεσ τηε
σψναπτιχ χλεφτ ανδ βινδσ το ρεχεπτορσ ον τηε δενδριτιχ σπινε, α προχεσσ ρουγηλψ 1
µµ λονγ τηατ εξτενδσ φροµ τηε δενδριτε οφ τηε ποστσψναπτιχ νευρον. Εξχιτατορψ
σψναπσεσ οντο χορτιχαλ πψραµιδαλ χελλσ φορµ ον δενδριτιχ σπινεσ ασ σηοων ηερε.
Οτηερ σψναπσεσ φορµ διρεχτλψ ον τηε δενδριτεσ, αξον, ορ σοµα οφ τηε ποστσψναπτιχ
νευρον. (Α ρεχορδεδ βψ Λ. Ρυτηερφορδ ιν τηε λαβορατορψ οφ Γ. Τυρριγιανο; Β αδαπτεδ
φροµ Κανδελ ετ αλ., 1991.)
χαυσινγ ιον−χονδυχτινγ χηαννελσ το οπεν. ∆επενδινγ ον τηε νατυρε οφ τηε
ιον ⇓οω, τηε σψναπσεσ χαν ηαϖε ειτηερ αν εξχιτατορψ, δεπολαριζινγ, ορ αν
ινηιβιτορψ, τψπιχαλλψ ηψπερπολαριζινγ, εφφεχτ ον τηε ποστσψναπτιχ νευρον.
Ρεχορδινγ Νευροναλ Ρεσπονσεσ
σηαρπ ανδ πατχη
ελεχτροδεσ
Φιγυρε 1.3 ιλλυστρατεσ ιντραχελλυλαρ ανδ εξτραχελλυλαρ µετηοδσ φορ ρεχορδ−
ινγ νευροναλ ρεσπονσεσ ελεχτριχαλλψ (τηεψ χαν αλσο βε ρεχορδεδ οπτιχαλλψ).
Μεµβρανε ποτεντιαλσ αρε µεασυρεδ ιντραχελλυλαρλψ βψ χοννεχτινγ α ηολλοω
γλασσ ελεχτροδε ⇒λλεδ ωιτη α χονδυχτινγ ελεχτρολψτε το α νευρον, ανδ χοµ−
παρινγ τηε ποτεντιαλ ιτ ρεχορδσ ωιτη τηατ οφ α ρεφερενχε ελεχτροδε πλαχεδ ιν
τηε εξτραχελλυλαρ µεδιυµ. Ιντραχελλυλαρ ρεχορδινγσ αρε µαδε ειτηερ ωιτη
σηαρπ ελεχτροδεσ ινσερτεδ τηρουγη τηε µεµβρανε ιντο τηε χελλ, ορ πατχη
ελεχτροδεσ τηατ ηαϖε βροαδερ τιπσ ανδ αρε σεαλεδ τιγητλψ το τηε συρφαχε οφ
τηε µεµβρανε. Αφτερ τηε πατχη ελεχτροδε σεαλσ, τηε µεµβρανε βενεατη ιτσ
τιπ ισ ειτηερ βροκεν ορ περφορατεδ, προϖιδινγ ελεχτριχαλ χονταχτ ωιτη τηε ιν−
τεριορ οφ τηε χελλ. Τηε τοπ τραχε ιν ⇒γυρε 1.3 ισ α σχηεµατιχ οφ αν ιντραχελλυλαρ
ρεχορδινγ φροµ τηε σοµα οφ α νευρον ⇒ρινγ α σεθυενχε οφ αχτιον ποτεντιαλσ.
Τηε ρεχορδινγ σηοωσ ραπιδ σπικεσ ριδινγ ον τοπ οφ α µορε σλοωλψ ϖαρψινγ
συβτηρεσηολδ ποτεντιαλ. Τηε βοττοµ τραχε ισ α σχηεµατιχ οφ αν ιντραχελλυλαρ
ρεχορδινγ µαδε σοµε διστανχε ουτ ον τηε αξον οφ τηε νευρον. Τηεσε τραχεσ