Sejtszintű és molekuláris neurobiológia (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
100 %
zsűri
Idegtudományok
Kutatóhely
Élettani és Neurobiológiai Tanszék (Eötvös Loránd Tudományegyetem)
résztvevők
Hajnik Tünde Tóth Attila
projekt kezdete
2007-07-01
projekt vége
2011-12-31
aktuális összeg (MFt)
8.813
FTE (kutatóév egyenérték)
4.34
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
Az alvás legmélyebb szakaszában jelentkező nagy, lassú (< 4 Hz) EEG hullámok teljesítménye korrelációt mutat az alvás iránti igénnyel, generálásuk tehát kapcsolatban állhat az alvás homeosztatikus funkciójával. A hullámok kialakulását szabályozó tényezők ismerete ezért közelebb vihet az alvás funkciójának megértéséhez. A közelmúltban tett megfigyelések szerint, az agykéreg neuronjai mind természetes alvás, mind narkózis alatt lassú (< 1 Hz) kérgi ritmusnak nevezett, hipo-, és hiperpolarizációs szekvenciákat mutatnak, és ez jelentősen hozzájárul a 4 Hz alatti tartományban mérhető teljesítményhez. Az oszcilláció a kéregben alakul ki, és mechanizmusa részben ismert. Tanulmányozása nagyon fontos, mert közelebb vihet az alvás homeosztatikus szabályozásának megértéséhez.
Kísérleteinkben altatott és szabadon mozgó patkányokban fogjuk vizsgálni a lassú kérgi ritmus során kialakuló áramokat, 16 csatornás elektród együttes és CSD analízis segítségével. Az altatott állatokban össze fogjuk hasonlítani a különböző (szenzoros, motoros, asszociatív) kérgi területeken jelentkező lassú kérgi ritmus sajátságait, elemezni fogjuk az altatás mélységének hatását, és össze fogjuk hasonlítani a ritmus különböző fázisaiban érkező szenzoros ingerek által kiváltott áramokat. A szabadon mozgó patkányokban tanulmányozni fogjuk a lassú kérgi ritmus alvás alatti kialakulásának dinamikáját, és a ritmus különböző időpontjaiban adott külvilági ingerek bejutását. Mindkét preparátumban vizsgálni fogjuk a lassú EEG hullámokat indukáló atropin hatását is a CSD analízis segítségével.
angol összefoglaló
The power of large slow waves (< 4 Hz) in cortical EEG during deep sleep is correlated with sleep propensity, thus generation of these waves might be related to the homeostatic function of sleep. Understanding the factors influencing the amplitude of the large slow waves could help to answer the question: why do we sleep? Recently, it has been shown that during both natural sleep and anesthesia, cortical neurons display rhythmic hipo-, and hyperpolarizing sequences called slow cortical rhythm (< 1 Hz). This pattern strongly contributes to the EEG power below 4 Hz. It is generated in the cortex, and its mechanism has been partly revealed.
In the planned experiments, 16-channel electrode arrays will be inserted into the cortex of both anesthetized and freely moving rats. Currents developing in different cortical layers during the slow cortical rhythm will be examined by CSD analysis. In the acute preparation, slow cortical rhythm recorded from different cortical regions (motor, sensory, association) will be compared and the rhythm will be analyzed at different anesthesia levels. Sensory stimuli will be delivered at different phases of the cortical rhythm to assess sensory processing. In freely moving animals, development of the cortical rhythm will be monitored during the deepening of sleep, and sensory processing will be also tested. Atropine effect will be analyzed in both preparations.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
Kísérleteinkben a lassú kérgi ritmus különböző aspektusait vizsgáltuk, és elemeztük kölcsönhatását a szenzoros információ feldolgozással. Az eredményekből két cikk már megjelent, három elbírálás alatt van, kettő pedig még előkészületben.
1. Uretánnal altatott patkányokban az UP-state során az agykéreg III. rétegében jelent meg az első sink, majd az V. rétegben is kialakult egy. UP-state és DOWN-state alatt a nervus tibialis ingerlése igen hasonló mértékű MUA aktivitás növekedést, és kiváltott potenciált váltott ki.
2. Az agykéreg felszínére juttatott fizosztigmin és karbachol gátolta a lassú kérgi ritmust, míg a nikotin hatástalan volt. Meglepetésre, a nagy dózisban alkalmazott atropin ugyancsak gátló hatást váltott ki.
3. A szomatosztatin és az NPY GABAerg interneuronokban kolokalizált az agykérgi acetilkolin elsődleges forrásául szolgáló bazális előagyban (BF). Míg azonban az NPY bejuttatása a BF-be fokozta a delta teljesítményt, a szomatosztatin analóg oktreotrid hatástalan volt.
4. Szabadon mozgó patkányokban kimutattuk, hogy az alvás depriváció utáni delta teljesítmény növekedést elsősorban a DOWN-state-ek számának növekedése okozza, a lassú hullámok amplitúdója és szélessége csak kevéssé növekszik.
5. Az aktiváló rendszerek hatásának növelése fizosztigminnel, yohimbinnel, fluoxetinnel, illetve apomorfin adagolása egyaránt csökkentette a delta teljesítményt, dea yohimbin után nem volt rebound, az ezerin után minimális, a fluoxetin és az apomorfin esetén erőteljes volt.
kutatási eredmények (angolul)
With the help of OTKA we examined different aspects of the slow cortical rhythm and analyzed its interaction with the cortical sensory processing. We published two papers, three more is under review and two in preparation.
1. In urethane anesthetized rats we observed the first sink in layer III, followed by another sink in layer V during UP-state. Stimulation of n. tibialis in UP- and DOWN-state induced similar MUA increase and evoked potentials.
2. Topically applied physostigmin and carbachol locally inhibited slow cortical rhythm, while nicotine was ineffective in urethane anesthetized rats. Surprisingly, atropine in large dose also inhibited the slow waves.
3. Somatostatin and NPY are colocalized in GABAergic interneurons in the basal forebrain (BF) that is the source of Ach released in the cortex. However, while in a previous experiment we found that NPY application into the BF increases delta power, the somatostatin analogue octreotide was ineffective.
4. In freely moving rats we found that the increase of the delta power following sleep deprivation is caused by the increase of the number of DOWN-states. The width and the amplitude of the waves changed much less.
5. We increased the activity or effect of ascending activating systems by administering physostigmine, yohimbine, fluoxetine or apomorfin to freely moving rats. Delta power decreased in all cases, but no rebound was seen after yohimbine, minimal after physostigmine and very strong after the two other drugs.
Tünde Hajnik, Attila Tóth, László Détári: Characteristic changes in the slow cortical waves after a 6-hour sleep deprivation, Brain Res. Bulletin (közlésre elküldve), 2012
Attila Toth; Tunde Hajnik; Laszlo Detari: Cholinergic modulation of slow cortical rhythm in urethane-anesthetized rats, Brain Res Bull. 2012 Jan 4;87(1):117-29, 2012
Attila Toth; Balazs Balatoni, Tunde Hajnik; Laszlo Detari: EEG effect of orexin A in freely moving rats, Acta Physiologica (közlésre elküldve), 2012
Attila Toth, Tamas Henter, Laszlo Detari: Basal forebrain administration of the somatostatin-analog octreotide does not affect cortical EEG in urethane anaesthetized rats, Brain Res Bulletin (közlésre elküldve), 2012
Bálint Nagy, Tünde Hajnik, Attila Tóth and László Détári: Role of ascending activating systems in the regulation of sensory processing in rats, előkészületben, 2012
Tünde Hajnik, Bálint Nagy, Attila Tóth and László Détári: Role of ascending activating systems in the regulation of sensory processing in rats, előkészületben, 2012
Attila Toth, Erika Gyengesi, Laszlo Zaborszky, Laszlo Detari: Interaction of slow cortical rhythm with somatosensory information processing in urethane-anesthetized rats, Brain Res., 1226:99-110, 2008
