Reliable encoding of stimulus intensities within random sequences of intracellular Ca2+ spikes

หลักฐานจากการศึกษาในห้องปฏิบัติการและสัตว์ทดลอง เป็นรากฐานที่ช่วยให้เข้าใจกลไกและศักยภาพก่อนการศึกษาในมนุษย์ต่อไป

• ระดับ A · หลักฐานทางคลินิกค่อนข้างแข็งแรง
• ระดับ B · หลักฐานทางคลินิกที่กำลังเติบโตและมีสัญญาณเชิงบวก
• ระดับ C · งานวิจัยในมนุษย์ระยะต้นที่กำลังสำรวจประโยชน์
• ระดับ D · รากฐานทางวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการและสัตว์ทดลอง
• กำลังศึกษาเพิ่มเติม · หัวข้อใหม่ที่นักวิจัยกำลังสำรวจอย่างต่อเนื่อง

บทคัดย่อ (ต้นฉบับภาษาอังกฤษ)

Ca(2+) is a ubiquitous intracellular messenger that regulates diverse cellular activities. Extracellular stimuli often evoke sequences of intracellular Ca(2+) spikes, and spike frequency may encode stimulus intensity. However, the timing of spikes within a cell is random because each interspike interval has a large stochastic component. In human embryonic kidney (HEK) 293 cells and rat primary hepatocytes, we found that the average interspike interval also varied between individual cells. To evaluate how individual cells reliably encoded stimuli when Ca(2+) spikes exhibited such unpredictability, we combined Ca(2+) imaging of single cells with mathematical analyses of the Ca(2+) spikes evoked by receptors that stimulate formation of inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3). This analysis revealed that signal-to-noise ratios were improved by slow recovery from feedback inhibition of Ca(2+) spiking operating at the whole-cell level and that they were robust against perturbations of the signaling pathway. Despite variability in the frequency of Ca(2+) spikes between cells, steps in stimulus intensity caused the stochastic period of the interspike interval to change by the same factor in all cells. These fold changes reliably encoded changes in stimulus intensity, and they resulted in an exponential dependence of average interspike interval on stimulation strength. We conclude that Ca(2+

ระดับหลักฐาน

หลักฐานจากการศึกษาในห้องปฏิบัติการและสัตว์ทดลอง เป็นรากฐานที่ช่วยให้เข้าใจกลไกและศักยภาพก่อนการศึกษาในมนุษย์ต่อไป

ดูงานวิจัยทั้งหมดที่เกี่ยวข้อง

กรองห้องสมุดงานวิจัยด้วยชื่อเรื่อง ชื่อผู้เขียน หรือปีที่ตีพิมพ์ของงานวิจัยนี้