突觸前末梢的鈣(presynaptic calcium)
神經元要從軸突末梢(突觸前,送出訊號的一側)放出傳遞物質之前,末梢裡的鈣會先升高;所以在軸突或末梢上量鈣,常被當成「這裡送出了多少訊號」的間接讀數。 本庫用它來看兩件事:多巴胺有沒有改變 KC 末梢的反應(也就是改變是否發生在突觸前),以及 MBON 輸出端的反應在學習與消退後怎麼變。它是間接指標:鈣升高不等於一定放出更多傳遞物質。
本頁用語(每頁可單獨查閱,故重複列出):
- 蘑菇體、KC、葉、區室:蘑菇體(mushroom body)是果蠅腦中把氣味和好壞經驗連起來的構造;代表氣味的 Kenyon 細胞(KC)把軸突成束排成幾條「葉」,每條葉沿長度切成一格一格的「區室」(例如 γ1pedc、γ4、α1),細胞以所在區室命名(見 e-mushroom-body、c-mb-compartment)。
- 常見詞:PAM/PPL1=兩群多巴胺神經元(DAN),分別多傳遞獎賞/懲罰;光遺傳=讓神經元帶上照光就放電的蛋白(e-cschrimson);離體=把腦取出泡在養液裡,活體=活果蠅固定後看腦;順向配對=氣味先、多巴胺後,逆向=多巴胺先;「未配對」=兩種刺激錯開、不同時出現;cAMP=多巴胺受體被活化後在細胞內產生的訊號小分子;※ 推論=本庫推得、原文沒明說,?待查=要靠其他資料確認。
- KC、MBON、DAN:Kenyon 細胞、蘑菇體輸出神經元、多巴胺神經元(見 e-kenyon-cell、e-mbon、e-dopaminergic-neuron)。
- GCaMP:遇鈣變亮的螢光蛋白(見 e-gcamp);sytGCaMP 是 Cohn 2015 把它接在只待在突觸小泡上的蛋白 synaptotagmin 上,只在末梢發光。
- forskolin:直接活化製造 cAMP 的酵素的藥。
- 區室:葉沿長度切成的一格,例如 γ2–γ5(見 c-mb-compartment)。
- CS+/CS−:訓練時配了電擊的氣味/對照氣味。
怎麼算 / 怎麼判定
在軸突所在的葉或區室(不是細胞體)劃範圍,量刺激(乙醯膽鹼或氣味)引起的螢光變化 ΔF/F0;比較多巴胺(或 cAMP 藥物、訓練)前後,或比較同一條軸突在不同區室的反應。sytGCaMP 把讀數限在末梢;一般 GCaMP 量的是整段軸突的胞質鈣。
庫內的用法
| 來源 | 怎麼用 | 得到什麼 |
|---|---|---|
| s-tomchik-2009-camp-dynamics | 離體腦;G-CaMP 1.6 表現於 KC(238Y),乙醯膽鹼噴萼部,在 α、α′ 葉與萼部量鈣;比較 forskolin 或多巴胺前後 | forskolin 使 α 葉反應約 3.2 倍、多巴胺約 2 倍(從圖判讀);作者稱「突觸前可塑性」,但 forskolin 下萼部(樹突)也增強 |
| s-cohn-2015-coordinated-neuromodulation | sytGCaMP 表現於 γ KC,雙光子體積成像逐區室量末梢;活體給氣味、離體給乙醯膽鹼;吃糖、活化 58E02 DAN、DopR2 突變 | 活體中同一條軸突 γ2/γ3 末梢反應強、γ4/γ5 弱,界線對齊 γ3/γ4;離體時大致均勻;吃糖或活化 γ4/γ5 DAN 使分布偏向 γ4/γ5;DopR2 突變使樣式倒轉 |
| s-felsenberg-2018-memory-extinction | 活體 GCaMP 量 M4β′、M6 等 MBON 的軸突(輸出端),與樹突比較 | 只訓練時 M6 軸突對 CS+ 的反應較大、樹突沒有差別;消退後 M6 軸突的差別不顯著、M4β′ 軸突仍在;作者的解釋:另一顆會抑制 M6 的 MBON(MVP2)把突觸接在 M6 樹突根部附近,學習讓 MVP2 變安靜,M6 的「煞車」在這個關口鬆開,所以變化只在關口下游的軸突看得到(電顯解剖支持接點位置,見 e-mbon-gamma5beta2a) |
對照:s-hige-2015-heterosynaptic-plasticity 量的是 KC 細胞體的鈣(離突觸遠,配對後沒有配對專屬的改變);s-handler-2019-dopamine-receptor-timing 在 KC 軸突量的是內質網內的鈣(ER-GCaMP,變暗=放鈣),不是胞質鈣。兩者都不是本頁意義的突觸前讀數,故不列入表。數值見 numbers。
引用時的陷阱
- Tomchik 2009 的增強不是突觸增強。 它沒有量 KC→MBON 傳遞,而且萼部也一起變強,「只在突觸前」的說法比資料強(見 c-kc-mbon-plasticity 陷阱 1)。
- Cohn 2015 的末梢樣式是正規化後的相對值。 四區室的變化加總約為零,所以「γ2 下降」不是獨立證據;而且配對(氣味+DAN)之後的末梢鈣該篇沒有量。因此它推進了「多巴胺會改變末梢鈣」,沒有回答「配對造成的減弱在突觸哪一側」(見 t-dopamine-to-plasticity)。
- Felsenberg 2018 的「抵銷」是不顯著,不是相等;混合標記(VT1211)的軸突也不顯著,但 M4β′ 單獨仍顯著。
- 鈣感測器版本與讀法不同,數值不能跨篇比:G-CaMP 1.6、sytGCaMP(GCaMP6s)、GCaMP6f/6m(見 e-gcamp)。
- 「末梢鈣升高」與「放出更多傳遞物質」之間還隔一步,三篇都沒有直接量釋放量。
相關
- 概念:c-kc-mbon-plasticity、c-camp-signaling、c-mb-compartment、c-ex-vivo-explant、c-whole-cell-patch-clamp
- 實體:e-gcamp、e-kenyon-cell、e-dopamine-receptor、e-r58e02、e-mbon-gamma5beta2a
- 主題:t-dopamine-to-plasticity、t-memory-updating
- 來源:s-tomchik-2009-camp-dynamics、s-cohn-2015-coordinated-neuromodulation、s-felsenberg-2018-memory-extinction、s-hige-2015-heterosynaptic-plasticity、s-handler-2019-dopamine-receptor-timing
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離體全腦製備(ex vivo brain explant) KC→MBON 突觸可塑性(KC-MBON synaptic plasticity) 全細胞膜片鉗記錄(whole-cell patch clamp) KC 上的多巴胺受體(dopamine receptors DopR1/DopR2) GCaMP 系鈣感測器(GCaMP calcium indicators) Kenyon 細胞(Kenyon cell, KC) 索引 Cohn 2015 · coordinated neuromodulation 從多巴胺到突觸改變:KC 軸突怎麼讀出增強訊號 記憶怎麼被改寫:消退、再鞏固與新舊記憶並存
離體全腦製備(ex vivo brain explant) KC→MBON 突觸可塑性(KC-MBON synaptic plasticity) 全細胞膜片鉗記錄(whole-cell patch clamp) KC 上的多巴胺受體(dopamine receptors DopR1/DopR2) GCaMP 系鈣感測器(GCaMP calcium indicators) Kenyon 細胞(Kenyon cell, KC) 索引 Cohn 2015 · coordinated neuromodulation 從多巴胺到突觸改變:KC 軸突怎麼讀出增強訊號 記憶怎麼被改寫:消退、再鞏固與新舊記憶並存