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Low-voltage Activating K+ Channels in Cochlear Afferent Nerve Fiber Dendrites
Sharma Kushal,강권우,Seo Young-Woo,Glowatzki Elisabeth,이은영 한국뇌신경과학회 2022 Experimental Neurobiology Vol.31 No.4
Cochlear afferent nerve fibers (ANF) are the first neurons in the ascending auditory pathway. We investigated the low-voltage activating K+ channels expressed in ANF dendrites using isolated rat cochlear segments. Whole cell patch clamp recordings were made from the dendritic terminals of ANFs. Outward currents activating at membrane potentials as low as -64 mV were observed in all dendrites studied. These currents were inhibited by 4-aminopyridine (4-AP), a blocker known to preferentially inhibit low-voltage activating K+ currents (IKL) in CNS auditory neurons and spiral ganglion neurons. When the dendritic IKL was blocked by 4-AP, the EPSP decay time was significantly prolonged, suggesting that dendritic IKL speeds up the decay of EPSPs and likely modulates action potentials of ANFs. To reveal molecular subtype of dendritic IKL, α-dendrotoxin (α-DTX), a selective inhibitor for Kv1.1, Kv1.2, and Kv1.6 containing channels, was tested. α-DTX inhibited 23±9% of dendritic IKL. To identify the α-DTXsensitive and α-DTX-insensitive components of IKL, immunofluorescence labeling was performed. Strong Kv1.1- and Kv1.2-immunoreactivity was found at unmyelinated dendritic segments, nodes of Ranvier, and cell bodies of most ANFs. A small fraction of ANF dendrites showed Kv7.2- immunoreactivity. These data suggest that dendritic IKL is conducted through Kv1.1and Kv1.2 channels, with a minor contribution from Kv7.2 and other as yet unidentified channels.
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양혜진(Hyejin Yang),우지환(Jihwan Woo) 대한전자공학회 2012 전자공학회논문지 Vol.49 No.12
청각 신경의 정상적 기능 회복을 위해 사용하는 인공와우는 인체 조직에 손상을 주는 단상파 방식의 펄스 대신 전하량 균형을 이루는 이상파 방식의 전기적 펄스를 사용한다. 본 논문에서는, Hodgkin-Huxley 신경 모델에 기반하여 다양한 전기적 펄스 방식의 자극이 신경 반응에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 전기적 펄스의 펄스 폭, 펄스간 간격 등을 변화시키면서, 청각신경의 역치, 반응 범위, 반응 시간 등을 측정하였다. 이러한 결과는 인공와우 시스템의 효과적인 자극 방식을 디자인 하는데, 활용 될 수 있으리라 기대된다. A cochlear implant system uses charge-balanced biphasic pulses that are known to reduce tissue damage than monophasic pulses. In this study, we investigated effect of pulse pattern on neural responses using a computer model, based on the Hodgkin-Huxley equation. Electric pulse phase, pulse duration, and phase gap have been systematically varied to characterize auditory nerve responses. The results show that neural responses, dynamic range and threshold are represented as a function of stimulus patterns and duration. The results could greatly extend to develop more efficient cochlear implant stimulation.
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양혜진,우지환,Yang, Hyejin,Woo, Jihwan 대한전자공학회 2012 전자공학회논문지 Vol.50 No.8
청각 신경의 정상적 기능 회복을 위해 사용하는 인공와우는 인체 조직에 손상을 주는 단상파 방식의 펄스 대신 전하량 균형을 이루는 이상파 방식의 전기적 펄스를 사용한다. 본 논문에서는, Hodgkin-Huxley 신경 모델에 기반하여 다양한 전기적 펄스 방식의 자극이 신경 반응에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 전기적 펄스의 펄스 폭, 펄스간 간격 등을 변화시키면서, 청각신경의 역치, 반응 범위, 반응 시간 등을 측정하였다. 이러한 결과는 인공와우 시스템의 효과적인 자극 방식을 디자인 하는데, 활용 될 수 있으리라 기대된다. A cochlear implant system uses charge-balanced biphasic pulses that are known to reduce tissue damage than monophasic pulses. In this study, we investigated effect of pulse pattern on neural responses using a computer model, based on the Hodgkin-Huxley equation. Electric pulse phase, pulse duration, and phase gap have been systematically varied to characterize auditory nerve responses. The results show that neural responses, dynamic range and threshold are represented as a function of stimulus patterns and duration. The results could greatly extend to develop more efficient cochlear implant stimulation.
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