"Patterns di attività dei neuroni dei nuclei cerebellari profondi"

Activity patterns of deep cerebellar nuclei neurons The deep cerebellar nuclei (DCN) neurons integrate excitatory inputs coming from mossy fibers (MFs) and climbing fibers (CFs) with inhibitory inputs coming from Purkinje cells (PCs) and play a fundamental role in regulating the cerebellar output. Several forms of plasticity have been reported at DCN synapses but whether and how these can be induced in vivo remains unclear. Extracellular single-unit recordings were performed from the medial nucleus of urethane anesthetized mice using a multielectrode array (MEA) system. Tactile stimulation (30 ms - 30 dpi air-puffs on lips or whisker pad) evoked 3 typical patterns of peaks and pauses in the peri-stimulus-time-histograms (PSTHs): (1) Pure inhibition (with a delay of 21.75±4.81 ms, probably reflecting PCs activity) ; (2) excitation followed by inhibition (short-latency excitation at 15.20±2.62 ms, likely due to MFs input); (3) excitation following inhibition (long-latency rebound excitation at 91.21±21.22 ms, probably caused by a pause in PCs activity which generate a rebound increase in firing into DCN neurons). The heterogeneity of the neuronal response patterns most likely reflects different combinations of excitatory and inhibitory input to DCN neurons. Theta sensory stimulation (TSS: 100 air-puffs at 4 Hz) caused: a significant decrease of peak or pause amplitudes in 13 neurons (peak: -19.63%, n=5, p<0.02; pause: -23.07%, n=8, p<0.008); increase of peak or pause amplitudes in 11 neurons (peak: +46.35%, n=4, p<0.01; pause: +30.67%, n=7, p<0.004); no significant amplitude changes in 3 neurons (3.4%; n=3; p<0.97). The changes lasted for no longer than 30 minutes. These results demonstrate the ability of DCN neurons in vivo to transiently change their responses following patterned natural stimulation.

Patterns di attività dei neuroni dei nuclei cerebellari profondi I neuroni dei nuclei cerebellari profondi (DCN) integrano input eccitatori ed inibitori provenienti dalle fibre muscoidi e rampicanti ed input inibitori provenienti dalle cellule del Purkinje e giocano un ruolo fondamentale nella regolazione dell’output cerebellare. Diverse forme di plasticità che coinvolgono i DCN sono riportate in letteratura ma come e se questa plasticità può essere indotta in vivo rimane ancora poco chiaro. In questo lavoro, le registrazioni extracellulari dal nucleo del fastigio di topi anestetitazzati con uretano sono state ottenute utilizzando un sistema multielettrodo (MEA). La stimolazione sensoriale, usata per evocare le risposte nei neuroni nucleari, consisteva in puffs d’aria diretti alle labbra o al cuscinetto di baffi ed evocava 3 tipici patterns di risposta: 1) Pura inibizione (che insorgeva a 21.75±4.81ms dallo stimolo) che probabilmente rifletteva l’input inibitorio delle cellule del Purkinje sui DCN; (2) eccitazione seguita da inibizione (caratterizzata da un picco a breve latenza che insorgeva dopo 15.20±2.62 ms dallo stimolo) probabilmente dovuto all’input eccitatorio proveniente dalle fibre muscoidi che contattavano i DCN; (3) eccitazione che segue all’inibizione (eccitazione di rebound a lunga latenza, che insorgeva dopo 91.21±21.22 ms dallo stimolo) probabilmente causata da una pausa nell’attività delle cellule del Purkinje che generava un conseguente aumento dell’attività dei DCN. L’eterogeneità dei patterns di risposta neuronali osservati probabilmente riflette differenti combinazioni di input eccitatori ed inibitori sui DCN. L’applicazione del protocollo di stimolazione sensoriale in banda theta (100 air-puffs a 4 Hz) produceva cambiamenti nell’ampiezza delle risposte di questi neuroni. Si osservava una riduzione significativa nell’ ampiezza del picco o della pausa in 13 neuroni (picco: -19.63%, n=5, p<0; pausa: -23.07%, n=8, p<0.008); un incremento nell’ ampiezza del picco o della pausa in 11 neuroni (picco: +46.35%, n=4, p<0.01; pause: +30.67%, n=7, p<0.004); cambiamenti dell’ampiezza delle risposte non significativi in 3 neuroni (3.4%; n=3; p<0.97). Questi cambiamenti erano transitori e duravano meno di 30 minuti. Questi risultati dimostrano l’abilità dei neuroni dei DCN di modificare transitoriamente le loro risposte in seguito a stimolazione sensoriale in banda theta.