using-affordable-led-arrays-for-photo-stimulation-of-neurons

Using Affordable LED Arrays for Photo-Stimulation of Neurons

Standard slice electrophysiology has allowed researchers to probe individual components of neural circuitry by recording electrical responses of single ...

Strategies for odor coding in the piriform cortex.

Strategien f&uuml;r Geruch Codierung in Piriform Rinde.

Ca2+/calmodulin-mediated negative feedback is a prototypical regulatory mechanism for Ca2+-permeable ion channels. In olfactory sensory neurons (OSNs), such regulation on the cyclic nucleotide-gated (CNG) channel is considered a major mechanism of OSN adaptation. To determine the role of Ca2+/calmodulin desensitization of the olfactory CNG channel, we introduced a mutation in the channel subunit CNGB1b in mice that rendered the channel resistant to fast desensitization by Ca2+/calmodulin. Contrary to expectations, mutant OSNs showed normal receptor current adaptation to repeated stimulation. Rather, they displayed slower response termination and, consequently, reduced ability to transmit olfactory information to the olfactory bulb. They also displayed reduced response decline during sustained odorant exposure. These results suggest that Ca2+/calmodulin-mediated CNG channel fast desensitization is less important in regulating the sensitivity to recurring stimulation than previously thought and instead functions primarily to terminate OSN responses.

Olfactory CNG channel desensitization by Ca2+/CaM via the B1b subunit affects response termination but not sensitivity to recurring stimulation.

Ca2 + / Calmodulin-vermittelte negatives Feedback ist ein prototypisches Regelungsvorschriften f&uuml;r Ca2 +-durchl&auml;ssigen Ionenkan&auml;le. Im olfaktorischen sensorischen Neuronen (OSNs) gilt diese Verordnung auf die zyklische Nukleotid-Gating (CNG)-Kanal einen wichtigen Mechanismus der OSN Anpassung. Um zu bestimmen, die Rolle des Ca2 + / Calmodulin Desensibilisierung des olfaktorischen CNG-Kanals, wir f&uuml;hrten eine Mutation in der Kanal-Untereinheit CNGB1b bei M&auml;usen, die den Kanal resistent gegen schnellen Desensibilisierung von Ca2 gerendert + / Calmodulin. Entgegen den Erwartungen zeigte Mutant OSNs normalen Rezeptor aktuelle Anpassung auf wiederholte Stimulation. Vielmehr sie langsamer Antwort Beendigung angezeigt und daher reduziert F&auml;higkeit olfaktorische Informationen an den Riechkolben &uuml;bertragen. Sie angezeigt auch reduzierte Antwort R&uuml;ckgang w&auml;hrend der anhaltenden Odoriermittel Exposition. Diese Ergebnisse legen nahe, dass Ca2 + / Calmodulin-vermittelte CNG Kanal schnellen Desensibilisierung ist weniger wichtig, bei der Regulierung der Empfindlichkeit auf wiederkehrende Stimulation, als bisher angenommen und stattdessen fungiert in erster Linie um die OSN Antworten zu beenden.

Olfaktorische CNG Kanal Desensibilisierung von Ca2 + / CaM &uuml;ber die B1b-Untereinheit betrifft Antwort K&uuml;ndigung aber nicht Empfindlichkeit auf wiederkehrende Stimulation.

Contrast enhancement in sensory systems often relies on spatial filters implemented by lateral inhibition. However, in this issue of Neuron, Fantana et al. provide evidence that lateral inhibition in the olfactory bulb selectively acts between sparse populations of principal neurons without regard to spatial relations.

A lateral look at olfactory bulb lateral inhibition.

Dynamische Kontrastoptimierung in sensorischen Systeme oft st&uuml;tzt sich auf r&auml;umliche Filter implementiert durch laterale Hemmung. In dieser Ausgabe des Neurons bieten Fantana Et Al. jedoch Beweise, die laterale Hemmung in den Riechkolben selektiv zwischen d&uuml;nn besiedeltem wichtigsten Neuronen ohne R&uuml;cksicht auf die r&auml;umlichen Beziehungen fungiert.

Ein seitlicher Blick auf Riechkolben laterale Hemmung.

We explored the structural basis of voltage sensing in the HCN1 hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated cation channel by examining the relative orientation of the voltage sensor and pore domains. The opening of channels engineered to contain single cysteine residues at the extracellular ends of the voltage-sensing S4 (V246C) and pore-forming S5 (C303) domains is inhibited by formation of disulfide or cysteine:Cd(2+) bonds. As Cd(2+) coordination is promoted by depolarization, the S4-S5 interaction occurs preferentially in the closed state. The failure of oxidation to catalyze dimer formation, as assayed by Western blotting, indicates the V246C:C303 interaction occurs within a subunit. Intriguingly, a similar interaction has been observed in depolarization-activated Shaker voltage-dependent potassium (Kv) channels at depolarized potentials but such an intrasubunit interaction is inconsistent with the X-ray crystal structure of Kv1.2, wherein S4 approaches S5 of an adjacent subunit. These findings suggest channels of opposite voltage-sensing polarity adopt a conserved S4-S5 orientation in the depolarized state that is distinct from that trapped upon crystallization.

Probing S4 and S5 segment proximity in mammalian hyperpolarization-activated HCN channels by disulfide bridging and Cd2+ coordination.

Wir untersuchten die strukturelle Basis der Spannung Sensorik im Kanal Hyperpolarisation aktiviert zyklische Nukleotid-Gating kation HCN1 durch untersuchen die relative Orientierung der Spannung Sensor und Pore Domains. Die &Ouml;ffnung der Kan&auml;le entwickelt, um einzelne Cystein, R&uuml;ckst&auml;nde an den extrazellul&auml;ren enden die Spannung-Sensorik-S4 (V246C) und Pore-forming S5 (C303) Dom&auml;nen wird gehemmt durch Bildung von Disulfid oder cysteine:Cd(2+) Anleihen. Wie Cd(2+) Koordination von Depolarisierung heraufgestuft wird, tritt die S4-S5-Interaktion bevorzugt in geschlossenem Zustand. Das Scheitern der Oxidation Dimerbildung, katalysieren wie normalisiert durch westliche Beflecken, gibt an, dass die V246C:C303 Interaktion innerhalb einer Untereinheit auftritt. Interessanterweise hat eine &auml;hnliche Wechselwirkung bei Depolarisation aktiviert Shaker Spannung-abh&auml;ngigen beobachtet Kaliumkan&auml;le (Kv) bei ersch&uuml;tterten Potentiale, aber solch eine Intrasubunit Interaktion steht im Widerspruch zu den R&ouml;ntgen-Kristallstruktur von Kv1.2, worin S4 S5 von einem angrenzenden Untereinheit n&auml;hert. Diese Forschungsergebnisse legen nahe, dass die Kan&auml;le der entgegengesetzten Polarit&auml;t der Spannung-Sensorik eine konservierte S4-S5-Orientierung im depolarisiert Zustand anzunehmen, der sich von dem gefangen auf Kristallisation ist.

Sondierung S4 und S5-Segment-N&auml;he in S&auml;ugetieren Hyperpolarisation aktiviert HCN-Kan&auml;le von Disulfid-bridging und Cd2 + Koordination.

The prion protein PrP(C) is infamous for its role in disease, but its normal physiological function remains unknown. Here we found a previously unknown behavioral phenotype of Prnp(-/-) mice in an odor-guided task. This phenotype was manifest in three Prnp knockout lines on different genetic backgrounds, which provides strong evidence that the phenotype is caused by a lack of PrP(C) rather than by other genetic factors. Prnp(-/-) mice also showed altered behavior in a second olfactory task, suggesting that the phenotype is olfactory specific. Furthermore, PrP(C) deficiency affected oscillatory activity in the deep layers of the main olfactory bulb, as well as dendrodendritic synaptic transmission between olfactory bulb granule and mitral cells. Notably, both the behavioral and electrophysiological alterations found in Prnp(-/-) mice were rescued by transgenic neuronal-specific expression of PrP(C). These data suggest that PrP(C) is important in the normal processing of sensory information by the olfactory system.

Olfactory behavior and physiology are disrupted in prion protein knockout mice.

Das Prionprotein PrP(C) ist ber&uuml;chtigt f&uuml;r seine Rolle in der Krankheit, aber seine normale physiologische Funktion ist noch unbekannt. Hier fanden wir einen bisher unbekannten Verhalten Ph&auml;notyp Prnp(-/-) M&auml;use in einem Geruch-gef&uuml;hrte ausf&uuml;hren. Dieser Ph&auml;notyp war Manifest in drei Prnp-k.o.-Linien auf unterschiedlichen genetischen Hintergr&uuml;nden, die starke nachweist, die den Ph&auml;notyp durch einen Mangel an PrP(C) und nicht durch andere genetischen Faktoren verursacht wird. PRNP(-/-) M&auml;usen zeigte auch ge&auml;nderte Verhalten in einer zweiten olfaktorischen Aufgabe, was darauf hindeutet, dass der Ph&auml;notyp olfaktorischen bezogen ist. PrP(C)-Mangel betroffen dar&uuml;ber hinaus Oszillatorische Aktivit&auml;t in die tieferen Schichten der wichtigsten Riechkolben sowie Dendrodendritic synaptischen &Uuml;bertragung zwischen Riechkolben Granulat- und mitral Zellen. Insbesondere wurden die Verhaltens- und elektrophysiologischen Ver&auml;nderungen, die Prnp(-/-) fanden von transgenen neuronal-spezifischen Ausdruck der PrP(C) gerettet. Diese Daten legen nahe, dass PrP(C) in die normale Verarbeitung von sensorischen Informationen von olfaktorischen Systems wichtig.

Olfaktorische Verhalten und Physiologie werden im Prion-Protein-Knockout-M&auml;use gest&ouml;rt.

SRp38 is an atypical SR protein splicing regulator. To define the functions of SRp38 in vivo, we generated SRp38 null mice. The majority of homozygous mutants survived only until E15.5 and displayed multiple cardiac defects. Evaluation of gene expression profiles in the SRp38(-/-) embryonic heart revealed a defect in processing of the pre-mRNA encoding cardiac triadin, a protein that functions in regulation of Ca(2+) release from the sarcoplasmic reticulum during excitation-contraction coupling. This defect resulted in significantly reduced levels of triadin, as well as those of the interacting protein calsequestrin 2. Purified SRp38 was shown to bind specifically to the regulated exon and to modulate triadin splicing in vitro. Extending these results, isolated SRp38(-/-) embryonic cardiomyocytes displayed defects in Ca(2+) handling compared with wild-type controls. Taken together, our results demonstrate that SRp38 regulates cardiac-specific alternative splicing of triadin pre-mRNA and, reflecting this, is essential for proper Ca(2+) handling during embryonic heart development.

SRp38 regulates alternative splicing and is required for Ca(2+) handling in the embryonic heart.

SRp38 ist eine atypische SR-Protein Splei&szlig;en Regler. Um die Funktionen des SRp38 in-vivo zu definieren, haben wir SRp38 null M&auml;use generiert. Die Mehrheit der homozygoten Mutanten &uuml;berlebte nur bis E15.5 und mehrere Herzfehler angezeigt. Auswertung von Gen-Ausdruck-Profile im embryonalen Herzen SRp38(-/-) ergab einen Defekt in der Verarbeitung von Pre-mRNA Codierung kardiale Triadin, ein Protein, das Funktionen in Regulation des Ca(2+) aus dem sarkoplasmatischen Retikulum w&auml;hrend der Erregung-Kontraktion Kupplung freizugeben. Dieser Fehler f&uuml;hrte zu deutlich reduzierten Ebenen der Triadin, als auch derjenigen der interagierenden Proteins Calsequestrin 2. Gereinigte SRp38 wurde speziell f&uuml;r den geregelten Exon binden und Triadin in-vitro-Splei&szlig;en modulieren gezeigt. Erweitern diese Ergebnisse, isolierten SRp38(-/-) embryonalen Cardiomyocytes M&auml;ngel im Ca(2+) Handhabung im Vergleich zu Wildtyp Steuerelemente angezeigt. Zusammengenommen zeigen unsere Ergebnisse, dass die SRp38 reguliert Herz-spezifische alternatives Splei&szlig;en, Triadin Pre-mRNA und reflektieren, ist f&uuml;r ordnungsgem&auml;&szlig;e Handhabung w&auml;hrend embryonale Herz Entwicklung Ca(2+).

SRp38 alternatives Splei&szlig;en reguliert und f&uuml;r Ca(2+) Behandlung in das embryonale Herz erforderlich ist.

Herk&ouml;mmliche Antikonvulsiva reduzieren neuronale Erregbarkeit durch Wirkung auf Ionenkan&auml;le und synaptische Funktion. Antikonvulsiva Mechanismen der ketogene Di&auml;t bleiben unvollst&auml;ndig verstanden. Da Kohlenhydrate bei Patienten auf die ketogene Di&auml;t eingeschr&auml;nkt sind, werteten wir die Auswirkungen einer Begrenzung der Kohlenhydrat-Verf&uuml;gbarkeit durch Reduzierung der Glykolyse, die mithilfe der glykolytischen Hemmer 2-Deoxy-D-Glukose (2 DG) in experimentellen Modellen der Anf&auml;lle und Epilepsie.

Antikonvulsiva und Antiepileptika Aktionen des 2-Deoxy-D-Glukose im Epilepsie-Modelle.

Conventional anticonvulsants reduce neuronal excitability through effects on ion channels and synaptic function. Anticonvulsant mechanisms of the ketogenic diet remain incompletely understood. Because carbohydrates are restricted in patients on the ketogenic diet, we evaluated the effects of limiting carbohydrate availability by reducing glycolysis using the glycolytic inhibitor 2-deoxy-D-glucose (2DG) in experimental models of seizures and epilepsy.

Anticonvulsant and antiepileptic actions of 2-deoxy-D-glucose in epilepsy models.

Adult neurogenesis replenishes olfactory bulb (OB) interneurons throughout the life of most mammals, yet during this constant flux it remains unclear how the OB maintains a constant structure and function. In the mouse OB, we investigated the dynamics of turnover and its impact on olfactory function by ablating adult neurogenesis with an x-ray lesion to the sub-ventricular zone (SVZ). Regardless of the magnitude of the lesion to the SVZ, we found no change in the survival of young adult born granule cells (GCs) born after the lesion, and a gradual decrease in the population of GCs born before the lesion. After a lesion producing a 96% reduction of incoming adult born GCs to the OB, we found a diminished behavioral fear response to conditioned odor cues but not to audio cues. Interestingly, despite this behavioral deficit and gradual anatomical changes, we found no electrophysiological changes in the GC population assayed in vivo through dendro-dendritic synaptic plasticity and odor-evoked local field potential oscillations. These data indicate that turnover in the granule cell layer is generally decoupled from the rate of adult neurogenesis, and that OB adult neurogenesis plays a role in a wide behavioral system extending beyond the OB.

Ablation of mouse adult neurogenesis alters olfactory bulb structure and olfactory fear conditioning.

Adulten Neurogenese f&uuml;llt die Riechkolben (OB) Interneuronen w&auml;hrend der gesamten Lebensdauer der meisten S&auml;ugetiere, noch w&auml;hrend diese st&auml;ndigen Wandel bleibt unklar, wie die OB eine Konstante Struktur und Funktion verwaltet. In der Maus OB untersucht wir die Dynamik von Umsatz und seine Auswirkungen auf Riechverm&ouml;gen durch Abtragen der adulten Neurogenese mit einer R&ouml;ntgen-L&auml;sion der sub-ventricular Zone (SVZ). Unabh&auml;ngig von dem Ausma&szlig; der L&auml;sion in der SVZ fanden wir keine &Auml;nderung in das &Uuml;berleben der jungen Erwachsenen geboren Untermodul Zellen (GCs), geb. nach L&auml;sion und eine allm&auml;hliche Abnahme der Bev&ouml;lkerung der GCs geboren vor der L&auml;sion. Nach einer L&auml;sion, produzieren eine Reduzierung der eingehenden Erwachsener GCs geboren, um die OB 96 % fanden wir eine verminderte Verhaltens Angst Reaktion konditionierten Geruch Hinweise aber nicht audio-Signale. Interessanterweise fand trotz dieses Verhaltens Defizit und schrittweise anatomischen Ver&auml;nderungen, wir keine elektrophysiologischen Ver&auml;nderungen in der GC-Bev&ouml;lkerung normalisiert in-vivo durch Dendro-dendritische synaptische Plastizit&auml;t und Geruch hervorgerufen lokales Feld m&ouml;glicher Schwingungen. Diese Daten zeigen, dass der Umsatz in dem Granulat Zellschicht ist im Allgemeinen von der Rate der adulten Neurogenese entkoppelt, und, OB adulten Neurogenese spielt eine Rolle in einem breiten Verhaltens System, die jenseits der OB.

Article	Year
Strategies for odor coding in the piriform cortex. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience\| PubMed ID: 17290509	2007
Olfactory CNG channel desensitization by Ca2+/CaM via the B1b subunit affects response termination but not sensitivity to recurring stimulation. Neuron\| PubMed ID: 18466748	2008
A lateral look at olfactory bulb lateral inhibition. Neuron\| PubMed ID: 18786352	2008
Probing S4 and S5 segment proximity in mammalian hyperpolarization-activated HCN channels by disulfide bridging and Cd2+ coordination. PflÃ¼gers Archiv : European journal of physiology\| PubMed ID: 19034494	2009
Olfactory behavior and physiology are disrupted in prion protein knockout mice. Nature neuroscience\| PubMed ID: 19098904	2009
SRp38 regulates alternative splicing and is required for Ca(2+) handling in the embryonic heart. Developmental cell\| PubMed ID: 19386262	2009
Anticonvulsant and antiepileptic actions of 2-deoxy-D-glucose in epilepsy models. Annals of neurology\| PubMed ID: 19399874	2009
Ablation of mouse adult neurogenesis alters olfactory bulb structure and olfactory fear conditioning. Frontiers in neuroscience\| PubMed ID: 20582278	2009

Matthew Valley

Biography

JoVE Journal Publications

Other Publications