Detaillierte passive Kabelmodelle von Pyramidenzellen der Schichten 2/3 im visuellen Kortex von Ratten bei unterschiedlichen Temperaturen

Wir präsentieren detaillierte passive Kabelmodelle von Pyramidenzellen der Schichten 2/3, die auf somatischen Spannungstransienten als Antwort auf kurze Strompulse bei physiologischen und Raumtemperaturen basieren, und demonstrieren, wie Kühlung die Form der postsynaptischen Antworten verändert. Ganzzellaufnahmen wurden von Zellen in visuellen kortikalen Schnitten von 20 bis 22 Tage alten Ratten gemacht. Die Zellen wurden mit Biocytin gefüllt und Morphologien wurden von drei Zellen rekonstruiert, die repräsentativ für das gesamte Spektrum physiologischer Antworten waren. Diese bildeten die Grundlage für elektrotonische Modelle mit vier elektrischen Variablen, nämlich Membrankapazität (C(m)), Membranresistivität (R(m)), zytoplasmatische Resistivität (R(i)) und eine somatische Parallel-Leitfähigkeit (G(sh)). Einfachere Modelle, mit einem einzigen Wert für R(m) und ohne G(sh), passten nicht angemessen zu den Daten. Optimale Parameterwerte wurden abgeleitet, indem die Antworten auf somatische Strompulse simuliert wurden, wobei die Parameter variiert wurden, um die beste Übereinstimmung mit den experimentellen Aufnahmen zu erzielen. G(sh) und R(m) waren stark eingeschränkt. Im Gegensatz dazu war die gesamte Membranleitfähigkeit (G(tot)) gut eingeschränkt, und ihr Kehrwert korrelierte eng mit der langsamsten Membranzeitkonstante (tau(0)). Die Modelle zeigten eine enge Übereinstimmung für C(m) und R(i) (Bereiche bei 36 Grad C: 0,78-0,94 microF cm(-2) und 140-170 Omegacm), jedoch einen größeren Bereich für G(tot) (7,2-18,4 nS). Kühlung erzeugte konsistente Effekte in allen drei Modellzellen; C(m) blieb konstant (Q(10) = 0,96), R(i) nahm zu (Q(10) = 0,80), während G(tot) fiel (Q(10) = 1,98). In Bezug auf die Ganzzellphysiologie besteht der überwiegende Effekt der Kühlung darin, die Abnahme vorübergehender Spannungsschwankungen dramatisch zu verlängern. Simulationen legen nahe, dass dies die zeitliche Summation postsynaptischer Potenziale erheblich erhöht, und wir demonstrieren diesen Effekt in den Antworten von Zellen der Schichten 2/3 auf tetanische extrazelluläre Stimulation in Schicht 4.