Extracellular sheets and tunnels modulate glutamate diffusion in hippocampal neuropil.
Extracellular sheets and tunnels modulate glutamate diffusion in hippocampal neuropil.
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DOI：
10.1002/cne.23181
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发表时间：
2013-02-01
影响因子：
2.5
通讯作者：
Sejnowski, Terrence J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kinney, Justin P.;Spacek, Josef;Bartol, Thomas M.;Bajaj, Chandrajit L.;Harris, Kristen M.;Sejnowski, Terrence J.
虽然脑皮层的细胞外空间是细胞间体积通讯的重要通道，并具有其他重要功能，但由于实验的限制，尚未对其微米尺度上的形态进行定量分析。我们采用手工和计算机技术重建180 μm3大鼠CA1海马神经的三维几何结构，并校正组织收缩以反映体内状态。重建结果显示，在三个或更多细胞过程的交界处形成了一个直径为40-80纳米的相互连接的隧道网络，这些隧道由10-40纳米宽的细胞表面对之间的薄片组成。隧道倾向于出现在突触和轴突周围，星形胶质细胞周围富集。蒙特卡罗模拟表明，神经递质和其他小分子在薄片中的扩散速度比在隧道中的扩散速度慢。因此，在细胞外空间发现的非均匀性可能对信号（片）和体积传输（隧道）具有特殊的功能。
Although the extracellular space in the neuropil of the brain is an important channel for volume communication between cells and has other important functions, its morphology on the micron scale has not been analyzed quantitatively owing to experimental limitations. We used manual and computational techniques to reconstruct the 3D geometry of 180 μm3 of rat CA1 hippocampal neuropil from serial electron microscopy and corrected for tissue shrinkage to reflect the in vivo state. The reconstruction revealed an interconnected network of 40–80 nm diameter tunnels, formed at the junction of three or more cellular processes, spanned by sheets between pairs of cell surfaces with 10–40 nm width. The tunnels tended to occur around synapses and axons, and the sheets were enriched around astrocytes. Monte Carlo simulations of diffusion within the reconstructed neuropil demonstrate that the rate of diffusion of neurotransmitter and other small molecules was slower in sheets than in tunnels. Thus, the non-uniformity found in the extracellular space may have specialized functions for signaling (sheets) and volume transmission (tunnels).
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