ارائه دهنده: پرویز شهابی اساتید راهنما: دکتر علی گرجی Interrelation of spreading depression and epileptiform burst discharges in amygdala, hippocampus Tarbiat Modares University ارائه دهنده: پرویز شهابی اساتید راهنما: دکتر علی گرجی دکتر یعقوب فتح اللهی

مهار منتشر شونده قشري CSD Leao, Journal of Nourophysiology, 1944

transient suppression of neuronal activity Spreading depression Horizontal propagation Front of excitation Zone of depression I II III IV V VI KCl 10 s DC4 DC3 DC2 DC1 2 mV Vertical propagation SD is a self-propagating front of depolarisation with characteristic ionic, metabolic, and hemodynamic changes accompanied by short hyperexcitation phase followed by transient suppression of neuronal activity

هومئوستاز یونی

نقش K+ در ايجاد CSD تجمع پتاسيم در فضاي خارج سلول توسط سيكل هاي مكرر دپولاريزاسيون و رپولاريزاسيون نورون هاي قشري تحريك پذير مي باشد يك افزايش دو تا سه برابري در پتاسيم خارج سلولي، پتانسيل غشاء نورون را به mv30 + شيفت مي دهد تحقيقات نشان مي دهد كه مهار موقت كانال هاي پتاسيمي توسط تترا اتيل آمونيوم، آستانه براي شروع CSD را افزايش مي دهد

نقش Ca2+ در ايجاد CSD CSD با اقزايش داخل سلولي و كاهش خارج سلولي Ca2+ مرتبط است CSD بعد از دستكاري Ca2+ حمام بافتي با شلاتور كلسيمي مثلEDTA يا مهار كننده كانال كلسيمي نوع L (Verapamil) ايجاد مي شود مهار كننده كانال كلسيمي نوع T (NiCl2) و آميلورايد همچنين مي تواند CSD را در بافت نئوكورتيكال انسان و برش هاي هيپوكمپ خوكچه هندي ايجاد كند از سوي ديگر CSD توسط كادميم كلرايد يك مهار كننده كانال كلسيمي غير اختصاصي مهار مي شود.

نقش گيرنده هاي گلوتامات در ايجاد CSD سه نوع گيرنده يونوتروپيك گلوتامات وجود دارد: 1)NMDA 2)AMPA 3) KA فعاليت گيرنده هاي KA وAMPA براي گسترش يا شروع CSD مهم نمي باشند. MK 801 آنتاگونيست غير رقابتي انتخابي NMDA، CSD ايجاد شده به صورت مكانيكي در قشر گربه در حالت in vivo و CSD ايجاد شده توسط KCl در حالت in vitro در قشر مغز و نمونه شبكيه جوجه را مهار مي كند SKF-10047 آنتاگونيست غير رقابتي ضعيف NMDA همچنين CSD را مهار مي كند

Changes of glutamate receptor binding sites in late excitation phase of SD Haghir et al., Neuroscience, 2009

مکانیسم های القاء K+ با غلظت بالا Spreading Depression

مکانیسم های القاء K+ با غلظت بالا Spreading Depression مکانیکی

مکانیسم های القاء Spreading Depression مکانیکی شیمیایی K+ با غلظت بالا تسهیل/تحریک SD opiods (meta, leu-enk) oubain veratrine theophylline ethanol تعویق/مهار SD naloxine 4AP octanol heptanol conotoxins مکانیکی شیمیایی

Spreading Depression مکانیکی شیمیایی نوروترانسمیترها تسهیل/تحریک SD glutamatergic agonists proline cholonergic modulators e.g., ach, prostigmine, nicotine D1 agonists تعویق/مهار SD proline D2 agonists 5HT modulators e.g., d-fen, sumatriptan K+ با غلظت بالا Spreading Depression مکانیکی شیمیایی نوروترانسمیترها

Spreading Depression مکانیکی هیپوکسی شیمیایی نوروترانسمیترها K+ با غلظت بالا Spreading Depression مکانیکی هیپوکسی شیمیایی نوروترانسمیترها

Spreading Depression فعالیت الکتریکی شدید مکانیکی هیپوکسی شیمیایی با غلظت بالا K+ Spreading Depression مکانیکی هیپوکسی شیمیایی نوروترانسمیترها

بيماري هاي انساني مرتبط با CSD میگرن همراه با اورا بیماری های مغزی عروقی اختلالات طناب نخاعی آمنزیا صرع

هيپوكمپ در انسان تشنج عمدتا از هيپوكمپ و نواحي مجاور آن در لوب گيجگاهي منشأ مي گيرد. تمايل هيپوكمپ به شروع تشنج به دليل توانايي آن در ايجاد تقويت سيناپسي طولاني مدت Long Term Potentiation مي باشد.

آميگدال كمپلكس آميگدال در بخش قدامي مياني لوب تمپورال قرار دارد كه از چندين هسته تشكيل شده است كه به طور مشخصي با نواحي قشري و زير قشري ارتباط دارند هسته قاعده اي جانبي كانون عمده ارزيابي هاي الكتروفيزيولوژيك در صرع TLE بوده است مكانيسم هاي متعددي مسئول تحريك پذيري فوق العاده شبكه هاي نوروني هسته قاعده اي جانبي مي باشند كه از جمله؛ فقدان وقوع خود به خودي IPSP، مهار feedforward و افزايش گيرنده هاي NMDA مي باشد

وقوع همزمان CSD و تشنجات صرعي در مدل هاي حيواني و انسان چندين مسير رايج براي القاء Epileptiform Burst Discharge از CSD در مطالعات آزمايشگاهي وجود دارد كه عبارتند از: كاهش غلظت Mg2+ خارج سلولي، مهار كانالهاي K+ وCa2+، افزايش غلظت K+ خارج سلولي، مهار پمپ سديم و پتاسيم و مهار گيرنده هاي GABA

Spreading depression and spontaneous sharp waves in epileptic human brain DC 0.1 mV 1 s DC 1 min KCl 200 150 SD Frequency of spontaneous epileptic activity/min 100 50 Gorji and Speckmann, EJN (2004) 30 60 90 time (min)

SD triggers epileptiform activities at the presence of subepileptic concentrations of bicuculline in all neocortical slices obtained during epilepsy surgery (5 µM)

تحت شرایطی که شبکه مهاری شکسته شود SD قادر به شلیک فعالیت انفجاری تشنجی در آمیگدال وهیپوکمپ می باشد.

بیان سوالات تحقیق ویژگی های وقایع شبه تشنجی ایجاد شده با غلظت پايين bicuculline وCSD در نواحیCA1 هيپوكمپ و آميگدال جانبي در برش هاي زنده مغزي چيست؟ تأثير گيرنده هاي گلوتاماترژيك (NMDA, AMPA) و كانال هاي K+ و Ca2+ بر وقايع شبه تشنجي چيست؟ اين وقايع شبه تشنجي چه اثري بر ويژگيهاي الكتروفيزيولوژيك نواحي مهم در ايجاد تشنج (CA1 هيپوكمپ و آميگدال جانبي) دارد؟

روش انجام آزمايش ها موش هاي نر بالغ ( gr300-250) بيهوشي عميق با متوهگزيتال اسلايس تركيبي از قشر-هيپوكمپ-آميگدال اسلايس ها در°c 28 در ACSF كه با O2 95٪ اكسيژنه شده و با CO2 5٪ بيشتر از يك ساعت ذخيره مي شود. اسلايس ها به صورت منفرد به يك چمبر ثبت Interface منتقل مي شوند روي يك غشاء ترانسپرنت قرار داده مي شود و به طور مداوم با ACSF كربوژنه در در 0c32 پرفيوژ مي شود ml/min) 2-1(. مخلوط گازي O2 95٪ و CO2 5٪ مرطوب و گرم بر روي اسلايس تنظيم مي شود

124 4 1.24 1.3 26 1 10 2 Name NaCl (mmol/L) KCl (mmol/L) NaH2PO4(mmol/L) MgSO4 (mmol/L) NaHCO3 (mmol/L) CaCl2 (mmol/L) Glucose (mmol/L) Yamamoto I 124 4 1.24 1.3 26 1 10 Yamamoto II 2

KCl

مطالعه اول ثبت داخل سلولي فعاليت نوروني در ناحيه آميگدال جانبي و CA1 هيپوكمپ قبل و بعد از از القاء فعاليت انفجاري تشنجي ايجاد شده توسط دپولاريزاسيون گسترش يابنده قشري مي باشد. نگهداری در دمای 28°C به مدت یک ساعت Bic (1.25 µm) شستشو با ACSF 30 min Ictal burst activity برش گیری زمان صفر CaCl2 KCl 2M CSDایجاد

LA intracellular Extracellular recording Intracellular recording 20 µm 1 s 20 mV -50 mV

Intracellular recording of amygdala

پارامترهای اندازه گیری شده

پارامترهای اندازه گیری شده

پارامترهای اندازه گیری شده

RMP

Depo

0.2 nA

0.3 nA

0.4 nA

Intracellular recording of hippocampus

RMP in Hip

Resting RMP (mV) Thr of AP(mV) Amp of AP(mV) t AP( ms) Amp of AHP(mV) Duration of AHP(ms) Freq/min Pre SD Mean±SE - 52,8 ± 0,4 3,9 ± 0,1 62,0 ± 1,0 14,1 ± 0,9 3,5 ± 0,2 81,7 ± 4,7 349 ± 61,7 Post SD -51,4 ± 0,5 3,2 58,0 10,5 3,8 81,8 ± 3,9 530 ± 70,4 P value 0,020 0,0009 0,006 0,004 0,138 0,988 0,032

Depo in Amyg -40 mV

Depo RMP (mV) Thr of AP(mV) Amp of AP(mV) t AP( ms) Amp of AHP(mV) Duration of AHP(ms) Freq min-1 Pre SD Mean±SE -39,8 ± 0,6 3,6 ± 0,2 58,3 ± 1,2 11,4 ± 0,8 14,7 ± 0,7 78,9 ± 2,9 430,6 ± 92,6 Post SD - 36,1 ± 0,4 4,6 55,7 ± 2,4 14,9 98,2 ± 5,8 291,0 ± 189,0 P value = 0,001 0,002 0,298 0,024 0,24 0,520

0,2 nA 0,3 nA 0,4 nA AD Amp ISI Pre SD Mean±SE Post SD P value 13,4± 2,4 50,0± 3,1 59,4± 3,0 20,0± 8,9 54,7± 3,4 24,3± 0,9 33,3± 3,5 47,3± 3,6 35,6± 9,4 Post SD 18,1± 0,8 62,7± 2,7 44,2± 5,8 27,8±6,5 52,5± 0,63 13,0± 0,8 36,2± 3,1 73,5± 2,6 18,9± 2,7 P value 0,031 0,010 0,259 0,654 0,665 0,002 0,56 0,0001 0,044

مطالعه دوم ارزيابي فعاليت وقدرت سيناپسي در ناحيه آميگدال جانبي و CA1 هيپوكمپ قبل و بعد از از القاء فعاليت انفجاري تشنجي ايجاد شده توسط دپولاريزاسيون گسترش يابنده قشري مي باشد نگهداری در دمای 28°C به مدت یک ساعت Bic (1.25 µm) ACSF Pre LTP Post LTP 40 min 15 min 40 min 30 min fEPSP, PPD, PPF fEPSP,PPD,PPF fEPSP,PPD,PPF برش گیری زمان صفر CaCl2 KCl 2M LTP CSDایجاد 0.02 Hzانتقال به محفظه ثبت واعمال پالس با فرکانس

مطالعه سوم تأثير گيرنده هاي گلوتاماتي (NMDA,AMPA) و كانالهاي Ca2+ و K+ در ناحيه آميگدال جانبي و CA1 هيپوكمپ در فعاليت انفجاري تشنجي ايجاد شده توسط دپولاريزاسيون گسترش يابنده قشري مورد بررسي قرار مي گيرد تزریق آنتاگونیست گیرنده ها و کنالها نگهداری در دمای 28°C به مدت یک ساعت Bic (1.25 µm) ACSF Pre LTP Post LTP 40 min 15 min 40 min 30 min fEPSP, PPD, PPF fEPSP,PPD,PPF fEPSP,PPD,PPF برش گیری زمان صفر CaCl2 LTP KCl 2M CSDایجاد 0.02 Hzانتقال به محفظه ثبت واعمال پالس با فرکانس

Hip-CSD-LTP-Verapamil

Hip-CSD-LTP-AP5

Hip-CSD-LTP-TEA

Hip-CSD-LTP-CNQX

Amygdala-CSD-LTP-AP5

Amygdala-CSD-LTP-Verapamil

Amygdala-CSD-LTP-TEA

Amygdala-CSD-LTP-CNQX

نتيجه گيری مهار منتشر شونده قشری تحریک پذیری بافت نورونی را احتمالا با تغییر در فعالیت شبکه سیناپسی ایجاد می کند. گسترش مهار منتشر شونده در نواحی صرع زای مغز ممکن است حملات تشنجی در بعضی از بیماران ایجاد کند. مطالعه حاضر نشان می دهد که دانش ما درباره ارتباط مهار منتشر شونده و صرع در مدل های حیوانی کاربردی برای پاتولوژی مغز انسان می باشد.

In vivo ثبت داخل سلولی Role of intralaminar thalamic neurons during spike and wave discharges in a genetic rat model of absence epilepsy

Absence Epilepsy: intracellular recordings in intralaminar thalamic nuclei neurons during spontaneous spike and wave discharges

Absence epilepsy is a form of generalized epilepsy commonly seen in young-children. Absence seizures manifest clinically with sudden loss of consciousness with unresponsiveness, eye rolling or blinking, and at times automatisms.

Activity modes in the thalamocortical system scheme of the thalamocortical network EEG TC neuron in vitro sleep oscillatory burst activity -65 mV in vivo hyperpolarization depolarization wakefulness tonic activity 1 s 20 mV 250 ms -55 mV ACh, 5-HT, NA cortex RT nucleus + TC dorsal thalamus -

The idea that the neuronal elements of thalamocortical loop are crucial to the full expression of SWDs is supported by: Single-photon emission tomography studies in children with absence epilepsy, revealed hypermetabolism in cortical and thalamic areas during absence seizures (Prevett et al., 1995). Experimental data and models indicate that paroxysmal discharges and oscillations generated by thalamocortical loops can only display the large-scale synchrony and the 3 Hz spike-and-wave patterns typical of absence seizures (Destexhe, 1998) . The basis of this mechanism is that oscillations are organized and synchronized through thalamocortical loops with "inhibitory-dominant" of corticothalamic feedback

Corticothalamic projections can control the frequency and synchrony of thalamic oscillations modified from Destexhe, J. Neurosci., 1998 and Bal et al., J. Neurosci., 2000

All studies of SWDs focused on the nucleus reticularis or the specific nuclei of the thalamus: The role of unspecific intralaminar thalamic nuclei (ILTN) in SWDs?

Methods

Extracellular correlates of SWDs

5 mm

ILTN Intracellular correlates of SWDs 0.5 mV 20 mV –56 mV 100 ms

Intracellular correlates of SWDs

-54 mV -63 mV -72 mV

Reversal potential of SWD related activity - 1 2 3 4 50 75 70 65 60 80 V m ( ) Vm (mV) GABA A T type Ca 2+ burst 5 55 (B?) afterhyperpolarization 62 mV 10 ms before EEG spike peak 79 mV 25 ms after B A: T-type Ca2+-burst and GABA contribute to ILTN activity during early phases of the SWD (10 ms before the EEG spike peak). B: Ca2+-burst afterhyperpolarization and possibly GABAB contribute to ILTN activity during late phases of the SWD (25 ms after the EEG spike peak).

ILTN stimulation alter neuronal activity an EEG

Conclusion Intracellular activity in ILTN cells depends on the membrane-potential with tonic-firing and Ca2+-mediated burst firing at potentials positive and negative from rest, respectively. SWDs are correlated with an inhibition of tonic firing or induction of burst-firing in ILTN neurons. SWD-related activity of ILTN cells depends on GABAergic mechanisms. PC- and CL-cells could have functional difference. Depression or recruitment of ILTN cells can depress or recruit SWDs on the EEG. These results are difficult to reconcile with a role of ILTN neurons as pacemakers of SWD, but rather indicate that ILTN activity has to be suppressed to allow occurrence of SWDs.

معرفی کشور آلمان جمهوری فدرال دموکراتیک پارلمانی- 16 فدراسیون نژاد ژرمن جنگ جهانی دوم 1939-1945 آلمان فدرال 1949

مقایسه شرایط آب وهوایی با ایران

جایگاه مذهب

مقاطع تحصیلات دانشگاهی Magister (در چند رشته ادامه تحصیل می دهند) Diplom Promotion Doktor (Dr.) Doktor Ingenieur (Dr.Ing.)

سیستم حمل و نقل

In vitro ثبت داخل سلولی