Spontane postsynaptische potentiale von nervenzellen des motorischen cortex der katze

Summary

Spontaneous post-synaptic potentials (PSP's) of neurones of the motor cortex are analysed (intracellular recording, Nembutal anesthesia, cats). Distinct EPSP's either appear grouped or more sporadically distributed. Spontaneous EPSP's only represent about 3–10% of all spontaneous PSP's. The mean amplitude of EPSP's is about 0.7 mV. The smallest EPSP's have an amplitude of 150–200 μV, smaller slow fluctuations of the membrane potential (MP) are seen occasionally. Amplitude histograms of spontaneous EPSP's are similar to those of evoked EPSP units following weak thalamic stimulation. — The rising time of spontaneous EPSP's varies between 2 and 15 msec. and is not correlated with the peak amplitude. The decay is almost exponential, the time constant is between 8 and 12msec., thus being slightly higher than the neurone time constant of cortical pyramidal cells (8.5±2.2 msec. Creutzfeldt et al., 1964b). No consistant differences in time course and amplitude of “EPSP units” after VL and CM thalamic stimulation and of spontaneous EPSP's was found. Cortical and thalamic components of post-tetanic depression of spontaneous and evoked PSP activity cannot be distinguished. Interval histograms are different whether all EPSP's during sporadic and grouped activity or whether only sporadically appearing EPSP's are counted. Non-grouped EPSP's show longer mean intervals (between 70 and 80 msec.). — During reversible deafferentation with K⁺-depolarization of afferent fibers and in the chronically isolated cortex no spontaneous EPSP's or IPSP's are found eventhough membrane fluctuations of cells in the latter preparation may sometimes be difficult to distinguish from real EPSP's. In the chronically isolated cortex, EPSP's and IPSP's can still be elicited by epicortical stimulation. — From these findings it is concluded that the observed spontaneous PSP's represent “unit” EPSP's and IPSP's due to afferent and collateral fiber activity and that no true miniature potentials due to spontaneous liberation of transmitter substance can be recorded. Thus, the “synaptic noise” of cortical neurones represents convergent activity on these cells and consequently cannot be considered as true “spontaneous noise”.

Zusammenfassung

• 1. Im motorischen Cortex von ausgewachsenen Katzen (mittlere Nembutalnarkose) wurden spontane postsynaptische Potentiale (PSP) mit intrazellulären Mikroelektroden untersucht. Die spontanen EPSP wurden mit ausgelösten EPSP nach schwachen Reizen in spezifischen (VL) und unspezifischen (CM) Thalamuskernen verglichen.

• 2. Spontane EPSP treten entweder einzeln oder gruppiert auf. spontane IPSP sind seltener und machen nur 3–10% aller spontanen PSP aus. Die kleinsten EPSP haben eine Amplitude von 150–200 μV, daneben kommen kleinere, flache Schwankungen des Membranpotentials vor. Die mittlere Amplitude von spontanen EPSP liegt bei 0.7 mV. Amplitudenhistogramme spontaner EPSP unterscheiden sich nicht wesentlich von solchen, die durch schwache CM- oder VL-Reize ausgelöst sind.

• 3. Die Anstiegssteilheit von spontanen EPSP liegt zwischen 2 und 15 msec. Es besteht keine konstante Beziehung zwischen Amplitude und Anstiegssteilheit. Der Potentialabfall ist annähernd exponentiell, die Zeitkonstante liegt zwischen 8 und 12 msec und ist damit etwas länger als die passive Neuronzeitkonstante (8.5±2.2 msec nach Creutzfeldt u. Mitarb., 1964b). Es bestehen keine konstanten Unterschiede der Zeitverläufe von spontanen, durch VL- oder CM-Reiz ausgelösten EPSP-Einheiten.

• 4. Die Intervallhistogramme von spontanen EPSP sind verschieden je nach dem, ob alle Intervalle oder nur Perioden mit sporadischer, nicht-gruppierter Aktivität ausgezählt werden. Nicht gruppierte EPSP haben längere mittlere Intervalle (70–80 msec).

• 5. Nach überschwelligen Thalamusreizserien ist sowohl die spontane als auch die reizinduzierte PSP-aktivität vermindert. Es kann jedoch nicht entschieden werden, inwieweit corticale und inwieweit thalamische Mechanismen für diese post-tetanische Depression verantwortlich sind.

• 6. Während reversibler Deafferentierung des Cortex durch K⁺-depolarisation afferenter Fasern und im chronisch isolierten Cortex finden sich keine spontanen PSP mehr, obwohl EPSP und IPSP am isolierten Cortex durch epicorticale Reize noch ausgelöst werden können.

• 7. Aus den Befunden wird geschlossen, daß die beobachteten PSP durch afferente und collaterale Faseraktivität ausgelöst sind. Für echte „Miniaturpotentiale” entsprechend Beobachtungen an Muskelendplatten findet sich kein Anhalt. Insofern repräsentiert das „synaptische Rauschen” corticaler Zellen die konvergierende Afferenz dieser Zellen und kann nicht als echtes „spontanes Rauschen” angesehen werden.