Optogenetic excitation of preBötzinger complex neurons potently drives inspiratory activity <i>in vivo</i>
Notice bibliographique
Résumé
KEY POINTS: This study investigates the effects on ventilation of an excitatory stimulus delivered in a spatially and temporally precise manner to the inspiratory oscillator, the preBötzinger complex (preBötC). We used an adeno-associated virus expressing channelrhodopsin driven by the synapsin promoter to target the region of the preBötC. Unilateral optogenetic stimulation of preBötC increased respiratory rate, minute ventilation and increased inspiratory modulated genioglossus muscle activity. Unilateral optogenetic stimulation of preBötC consistently entrained respiratory rate up to 180 breaths min(-1) both in presence of ongoing respiratory activity and in absence of inspiratory activity. Unilateral optogenetic stimulation of preBötC induced a strong phase-independent Type 0 respiratory reset, with a short delay in the response of 100 ms. We identified a refractory period of ∼200 ms where unilateral preBötC optogenetic stimulation is not able to initiate the next respiratory event. ABSTRACT: Understanding the sites and mechanisms underlying respiratory rhythmogenesis is of fundamental interest in the field of respiratory neurophysiology. Previous studies demonstrated the necessary and sufficient role of preBötzinger complex (preBötC) in generating inspiratory rhythms in vitro and in vivo. However, the influence of timed activation of the preBötC network in vivo is as yet unknown given the experimental approaches previously used. By unilaterally infecting preBötC neurons using an adeno-associated virus expressing channelrhodopsin we photo-activated the network in order to assess how excitation delivered in a spatially and temporally precise manner to the inspiratory oscillator influences ongoing breathing rhythms and related muscular activity in urethane-anaesthetized rats. We hypothesized that if an excitatory drive is necessary for rhythmogenesis and burst initiation, photo-activation of preBötC not only will increase respiratory rate, but also entrain it over a wide range of frequencies with fast onset, and have little effect on ongoing respiratory rhythm if a stimulus is delivered during inspiration. Stimulation of preBötC neurons consistently increased respiratory rate and entrained respiration up to fourfold baseline conditions. Furthermore, brief pulses of photostimulation delivered at random phases between inspiratory events robustly and consistently induced phase-independent (Type 0) respiratory reset and recruited inspiratory muscle activity at very short delays (∼100 ms). A 200 ms refractory period following inspiration was also identified. These data provide strong evidence for a fine control of inspiratory activity in the preBötC and provide further evidence that the preBötC network constitutes the fundamental oscillator of inspiratory rhythms.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».