年夜脑对于意识的加工依靠于年夜脑皮层内的勾当。此中小鼠皮层可被分为六层，每一层都由差别的神经元细胞类型构成，每一一层的细胞都介入皮层微环路的形成。每一一层内的高兴性细胞可接管来自统一层内其他高兴性细胞以及按捺细胞的输入。此中L5中的高兴性锥体神经元(pyramidal neurons，PNs)按照其输出的差别分为三种类型：向其他皮层区域提供长途输出的IT(intratelencephalic)神经元；毗连TH以及其他皮层下区域的锥体束(PT)神经元以及与其他L5 PNs毗连的NP神经元。所有全身性淫乱都可致使意识损失。临床上常见的淫乱包孕异氟烷、芬太尼-美托咪定-咪达**以及淫乱-甲苯噻嗪；虽然这几种淫乱介导麻醉的份子机制不尽不异，可是麻醉引诱的无心识举动以及皮层脑电勾当的变化是不异的，并在乎识损失时呈现，在乎识恢复时逆转。除了了脑电的变化，fMRI也不雅察到无心识状况下皮质-皮质以及皮质-丘脑接洽的断开。在全身麻醉时期，包孕L5以及L6神经元在内的电特征为长程投射神经元的神经元体现出与脑电图以及ECoG不雅察到的频率变化相干的勾当变化。由于差别类型的神经元在节制皮层微环路中的信息通报有差别的功效，丈量单个细胞类型的勾当可以更好的相识无心识状况下神经元电勾当的相干性。但对于麻醉环境下差别神经元的电勾当的相识还相识甚少。近来，来自瑞士巴塞尔份子与眼科研究所的Botond Roska课题组在Neuron揭晓了题为的文章，发明了全身淫乱连续影响小鼠L5椎体神经元自觉电勾当但不影响其他细胞类型电勾当的机制。01.麻醉引起L5 PNs的同步勾当为了特异性不雅察L5 PNs的电勾当，研究者们使用Rbp4-Cre KL100小鼠，并经由过程AAV-CAG-FLEX-GCaMP7s记载钙成像。研究者们别离用FMM、Iso以及Ket-Xyl三种差别的前提引诱小鼠麻醉，成果发明岂论在苏醒状况照旧麻醉状况，L5 PNs都体现出自觉的钙勾当，但与苏醒时比拟，麻醉状况下L5神经元钙勾当的同步性更高。只管在麻醉状况下L5神经元放电频率以及振幅也发生了变化，但三种淫乱引起的变化不年夜一致。图1：麻醉状况下L5神经元电勾当同步性更高图2：麻醉状况下L5神经元电勾当频率以及幅度的变化02. L5 PNs同步性与意识的损失恢复有关接下来研究者们想搞清晰L5 PNs同步性增高的心理意义，因而他们将电勾当同步性与小鼠举动举行了联系关系阐发。研究成果显示，神经元同步性的转化与小鼠运动举动的转化相干性很是好，统计学阐发也证实神经元同步性的改变时间与运动举动的改变时间无显著差异。图3：麻醉状况下L5神经元同步性与意识变化相干03. 神经元同步性加强仅发生在L5 PNs那末这类神经元同步性的加强是否发生在其他类型的神经元中？接下来研究者们对于低级视觉皮层L1，L2/3，L4，L6麻醉后的神经元同步性举行了阐发。成果发明对于于所有被研究的细胞类型，三种麻药引起的麻醉状况下神经元的同步性其实不一致。这申明麻醉引起的神经元同步性变强是L5 PNs特异的。04. 麻醉时投射至L5 的突触前神经元勾当被按捺为了进一步研究L5 PNs同步性变化的机制，研究者们对于L5神经元的输入举行了研究。他们接纳PHP.eB AAV-syn-FLEX-splitTVA-EGFP-tTA ，PHP.eB AAV-TREtight-mTagBFP2-B19G 以及EnvA-SADDG-GCaMP7s rabies virus联用的双AAV计谋实现单突触逆行跨突触的标志，在传染后5天可不雅察到L5外的突触前神经元乐成表达GCaMP7s。别离对于苏醒以及麻醉状况下神经元电勾当记载发明，这些突触前神经元在苏醒时是活跃的，但Iso麻醉引起突触前神经元的勾当显著降低。图5: L5突触前神经元电勾当在麻醉时显著降低05. L5 PNs在皮质区域的勾当是同步的因为以前的研究只是针对于视觉皮层L5举行了成像，为了对于整个皮质L5 PNs举行研究，研究者们向Rbp4-Cre小鼠打针AAV-CAG-FLEX-GCaMP7s，并对于皮层的一个年夜区域举行了广域的荧光成像。经由过程对于多个挠区苏醒以及麻醉状况下钙勾当的记载，他们发明麻醉简直会致使皮层广泛区域的L5 PNs神经元同步性增高。图6: L5同步电勾当呈现在多个皮层区域总之，这项研究展现明晰小鼠L5锥体神经元电勾当与麻醉的瓜葛，发明了差别淫乱物引起L5 PNs同步性加强的征象，而且这类高度的神经元同步性在皮层年夜规模存在。且在进入麻醉状况以及从麻醉状况中复苏的历程中，L5 PNs的变化与意识的损失以及恢复相一致。本文哄骗钙离子成像等多种AAV，乐成研究了小鼠在苏醒/麻醉状况下L5 PNs 的电勾当。吉凯基因可为您提供多种AAV产物定制AAV：过表达/滋扰、CRISPR/Cas九、Cre-on/off体系、特异性表达体系。滴度可达1.0E+13 v.g./mL以上现货AAV ：钙离子成像；光遗传学；化学遗传学；重组酶；荧光比照；顺行逆行神经环路示踪病毒体内精准靶向研究利器——构造特异性AAV40+的构造特异性启动子，靶向神经/血汗管/肝脏/骨/脂肪/肌肉/视网膜等，实现目的基因体内特异性表达参考文献…向上滑动阅览 Brown, R., Lau, H., and LeDoux, J.E. (2019). Understanding the higher-order approach to consciousness. Trends Cogn. Sci. 23, 754–768. Koch, C., Massimini, M., Boly, M., and Tononi, G. (2016). Neural correlates of consciousness: progress and problems. Nat. Rev. Neurosci. 17, 307–321. Kim, E.J., Juavinett, A.L., Kyubwa, E.M., Jacobs, M.W., and Callaway, E.M. (2015). Three types of cortical Layer 5 neurons that differ in brain-wide connectivity and function. Neuron 88, 1253–1267. Hudetz, A.G., and Mashour, G.A. (2016). Disconnecting consciousness: is there a co妹妹on anesthetic end-point? Anesth. Analg. 123, 1228–1240. Hagihira, S. (2015). Changes in the electroencephalogram during anaesthesia and their physiological basis. Br. J. Anaesth. 115, i27–i31. Bharioke et al., General anesthesia globally synchronizes activity selectively in layer 5 cortical pyramidal neurons, Neuron (2022), https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.03.032