Local Acceleration of Neurofilament Transport at Nodes of Ranvier
Notice bibliographique
Résumé
Myelinated axons are constricted at nodes of Ranvier. These constrictions are important physiologically because they increase the speed of saltatory nerve conduction, but they also represent potential bottlenecks for the movement of axonally transported cargoes. One type of cargo are neurofilaments, which are abundant space-filling cytoskeletal polymers that function to increase axon caliber. Neurofilaments move bidirectionally along axons, alternating between rapid movements and prolonged pauses. Strikingly, axon constriction at nodes is accompanied by a reduction in neurofilament number that can be as much as 10-fold in the largest axons. To investigate how neurofilaments navigate these constrictions, we developed a transgenic mouse strain that expresses a photoactivatable fluorescent neurofilament protein in neurons. We used the pulse-escape fluorescence photoactivation technique to analyze neurofilament transport in mature myelinated axons of tibial nerves from male and female mice of this strain ex vivo . Fluorescent neurofilaments departed the activated region more rapidly in nodes than in flanking internodes, indicating that neurofilament transport is faster in nodes. By computational modeling, we showed that this nodal acceleration can be explained largely by a local increase in the duty cycle of neurofilament transport (i.e., the proportion of the time that the neurofilaments spend moving). We propose that this transient acceleration functions to maintain a constant neurofilament flux across nodal constrictions, much as the current increases where a river narrows its banks. In this way, neurofilaments are prevented from piling up in the flanking internodes, ensuring a stable neurofilament distribution and uniform axonal morphology across these physiologically important axonal domains. SIGNIFICANCE STATEMENT Myelinated axons are constricted at nodes of Ranvier, resulting in a marked local decrease in neurofilament number. These constrictions are important physiologically because they increase the efficiency of saltatory nerve conduction, but they also represent potential bottlenecks for the axonal transport of neurofilaments, which move along axons in a rapid intermittent manner. Imaging of neurofilament transport in mature myelinated axons ex vivo reveals that neurofilament polymers navigate these nodal axonal constrictions by accelerating transiently, much as the current increases where a river narrows its banks. This local acceleration is necessary to ensure a stable axonal morphology across nodal constrictions, which may explain the vulnerability of nodes of Ranvier to neurofilament accumulations in animal models of neurotoxic neuropathies and neurodegenerative diseases.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| 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 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».