Using dynamic clamp to quantify pathological changes in the excitability of primary somatosensory neurons
Notice bibliographique
Résumé
KEY POINTS: Primary somatosensory neurons normally respond to somatic depolarization with transient spiking but can switch to repetitive spiking under pathological conditions. This switch in spiking pattern reflects a qualitative change in spike initiation dynamics and contributes to the hyperexcitability associated with chronic pain. Neurons can be converted to repetitive spiking by adding a virtual conductance using dynamic clamp. By titrating the conductance to determine how much must be added to cause repetitive spiking, we found that small cells are more susceptible to switching (i.e. required less added conductance) than medium-large cells. By measuring how much less conductance is required to cause repetitive spiking when dynamic clamp was combined with other pathomimetic manipulations (e.g. application of inflammatory mediators), we measured how much each manipulation facilitated repetitive spiking. Our results suggest that many pathological factors facilitate repetitive spiking but that the switch to repetitive spiking requires the cumulative effect of many co-occurring factors. ABSTRACT: Primary somatosensory neurons become hyperexcitable in many chronic pain conditions. Hyperexcitability can include a switch from transient to repetitive spiking during sustained somatic depolarization. This switch results from diverse pathological processes that impact ion channel expression or function. Because multiple pathological processes co-occur, isolating how much each contributes to switching the spiking pattern is difficult. Our approach to this challenge involves adding a virtual sodium conductance via dynamic clamp. The magnitude of that conductance was titrated to determine the minimum required to enable rheobasic stimulation to evoke repetitive spiking. The minimum required conductance, termed g¯ Na ∗, was re-measured before and during manipulations designed to model various pathological processes in vitro. The reduction in g¯ Na ∗ caused by each pathomimetic manipulation reflects how much the modelled process contributes to switching the spiking pattern. We found that elevating extracellular potassium or applying inflammatory mediators reduced g¯ Na ∗ whereas direct hyperpolarization had no effect. Inflammatory mediators reduced g¯ Na ∗ more in medium-large (>30 μm diameter) neurons than in small (⩽30 μm diameter) neurons, but had equivalent effects in cutaneous and muscle afferents. The repetitive spiking induced by dynamic clamp was also found to differ between small and medium-large neurons, thus revealing latent differences in adaptation. Our study demonstrates a novel way to determine to what extent individual pathological factors facilitate repetitive spiking. Our results suggest that most factors facilitate but do not cause repetitive spiking on their own, and, therefore, that a switch to repetitive spiking results from the cumulative effect of many co-occurring factors.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| 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 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».