Analisi quantale

ANALISI DEGLI EVENTI ELETTRICI SINAPTICI
REGISTRATI POSTSINAPTICAMENTE
Eventi sinaptici evocati vs. non evocati
 Eventi sinaptici evocati: risposte elettriche postsinaptiche
innescate da una qualche forma di attivazione dell’elemento
presinaptico indotta da uno stimolo
 Eventi sinaptici non evocati: eventi elettrici postsinaptici
osservati indipendentemente dall’applicazione di stimoli
– Eventi spontanei (sPSPs, sPSCs)
– Eventi in miniatura (mPSPs, mPSCs)
Eventi sinaptici non evocati: potenziali sinaptici
in miniatura (mEPP, miniature end-plate potentials)
nella giunzione neuromuscolare
Distribuzione temporale degli eventi in miniatura:
ipotesi dell’indipendenza
Distribuzione temporale degli eventi in miniatura:
ipotesi dell’indipendenza
Distribuzione temporale degli eventi in miniatura:
ipotesi dell’indipendenza
Eventi sinaptici evocati:
l’ipotesi del rilascio quantale
•
In neurotrasmettitore è rilasciato dal terminale presinaptico in
pacchetti discreti o quanti;
•
il rilascio dei quanti avviene in corrispondenza di n siti di rilascio
ciascuno dei quali opera indipendentemente dagli altri;
•
in condizioni basali la probabilità di rilascio del quanto a ogni
sito (p) è bassissima ma non nulla;
•
la depolarizzazione del terminale presinaptico aumenta la
probabilità di rilascio di ogni quanto (p);
•
l’enorme aumento di p all’arrivo del potenziale d’azione
presinaptico determina un rilascio quasi sincrono di un gran
numero di quanti.
Probabilità di k eventi di rilascio su n siti:
distribuzione binomiale
Probabilità di k eventi di rilascio dato un numero medio di
quanti rilasciati m = n·p: distribuzione di Poisson
Primo test di distribuzione poissoniana:
stima di m dalla frequenza delle failure
Secondo test di distribuzione poissoniana:
stima di m dal coefficiente di variazione (CV)
Terzo test di distribuzione poissoniana:
interpolazione del grafico di
distribuzione di frequenza
L’analisi quantale degli EPP
in basso Ca2+ e alto Mg2+
Analisi quantale in sinapsi interneuroniche:
strategie sperimentali per la registrazione
di eventi unitari
•
stimolazione minima (stimolazione extracellulare);
•
registrazioni paired (stimolazione intracellulare).
Test di distribuzione binomiale (I)
Test di distribuzione binomiale (II)
Analisi quantale: neuroni CA1
[Da Kullmann & Nicoll, 1992]
Analisi quantale: stima dei parametri quantali
prima e dopo LTP
[Da Kullmann & Nicoll, 1992]
Controllo
LTP
Metodi alternativi di stima
delle variazioni di p e/o di m
1. Frequenza degli eventi in miniatura
2. Frequenza delle failure
3. Analisi delle modificazioni del coefficiente di variazione (CV)
CV e sue variazioni in corso di LTP
Sinapsi postsinapticamente silenti e loro
reclutamento nell’LTP NMDA-dipendente
[Da Isaac et al., 1995]
Sinapsi postsinapticamente silenti e loro
reclutamento nell’LTP NMDA-dipendente
[Da Isaac et al., 1995]
Metodi alternativi di stima
delle variazioni di p e/o di m
1. Frequenza degli eventi in miniatura
2. Frequenza delle failure
3. Analisi delle modificazioni del coefficiente di variazione (CV)
4. Analisi della paired-pulse facilitation / paired-pulse depression
Facilitazione e depressione a breve termine
Basso Ca2+, alto Mg2+
Controllo
8 ms
Depressione a breve termine
Facilitazione
Paired-pulse facilitation / depression
[Da Manabe et al., 1993]
Paired-pulse facilitation in condizioni basali
e nel corso di LTP
[Da Manabe et al., 1993]
Stima della conduttanza e del numero dei
canali postsinaptici: analisi delle fluttuazioni
in condizioni non stazionarie
[Da Benke et al., 1992]