Intracellular Calcium Responses Encode Action Potential Firing in Spinal Cord Lamina I Neurons
Notice bibliographique
Résumé
Maladaptive plasticity of neurons in lamina I of the spinal cord is a lynchpin for the development of chronic pain, and is critically dependent on intracellular calcium signaling. However, the relationship between neuronal activity and intracellular calcium in these neurons is unknown. Here we combined two-photon calcium imaging with whole-cell electrophysiology to determine how action potential firing drives calcium responses within subcellular compartments of male rat spinal cord lamina I neurons. We found that single action potentials generated at the soma increase calcium concentration in the somatic cytosol and nucleus, and these calcium responses invade dendrites and dendritic spines by active backpropagation. Calcium responses in each compartment were dependent on voltage-gated calcium channels, and somatic and nuclear calcium responses were amplified by release of calcium from ryanodine-sensitive intracellular stores. Grouping single action potential-evoked calcium responses by neuron type demonstrated their presence in all defined types, as well as a high degree of similarity in calcium responses between neuron types. With bursts of action potentials, we found that calcium responses have the capacity to encode action potential frequency and number in all compartments, with action potential number being preferentially encoded. Together, these findings indicate that intracellular calcium serves as a readout of neuronal activity within lamina I neurons, providing a unifying mechanism through which activity may regulate plasticity, including that seen in chronic pain. SIGNIFICANCE STATEMENTDespite their critical role in both acute pain sensation and chronic pain, little is known of the fundamental physiology of spinal cord lamina I neurons. This is especially the case with respect to calcium dynamics within these neurons, which could regulate maladaptive plasticity observed in chronic pain. By combining two-photon calcium imaging and patch-clamp electrophysiological recordings from lamina I neurons, we found that action potential firing induces calcium responses within the somatic cytosol, nucleus, dendrites, and dendritic spines of lamina I neurons. Our findings demonstrate the presence of actively backpropagating action potentials, shifting our understanding of how these neurons process information, such that calcium provides a mechanism for lamina I neurons to track their own activity.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».