THE ROLE OF BRAIN STEM MUSCARINIC RECEPTORS IN THE REGULATION OF BREATHING

Abstract

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

ΧΟΛΙΝΕΡΓΙΚΟΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΠΑΙΖΟΥΝ ΣΗΜΑΝΤΙΚΟ ΡΟΛΟ ΣΤΟΝ ΕΛΕΓΧΟ ΤΗΣ ΑΝΑΠΝΟΗΣ, ΑΛΛΑ Η ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΤΩΝ ΜΟΥΣΚΑΡΙΝΙΚΩΝ ΧΟΛΙΝΕΡΓΙΚΩΝ ΥΠΟΔΟΧΕΩΝ ΔΕΝ ΕΧΟΥΝ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΘΕΙ ΣΤΑ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΑ ΚΕΝΤΡΑ ΤΟΥ ΣΤΕΛΕΧΟΥ ΤΟΥ ΕΓΚΕΦΑΛΟΥ. ΤΟ ΠΡΩΤΟ ΜΕΡΟΣ ΤΗΣ ΠΑΡΟΥΣΑΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΕΞΕΤΑΣΕ ΤΗΝ ΥΠΟΘΕΣΗ ΟΤΙ ΥΠΑΡΧΕΙ ΕΤΕΡΟΓΕΝΗ ΚΑΤΑΝΟΜΗ MACHR ΥΠΟΔΟΧΕΩΝ ΣΤΑ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΑ ΚΕΝΤΡΑ. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΘΗΚΕ Η ΜΕΘΟΔΟΣ IN VITRO AUTORADIOGRAPHY ΓΙΑΤΗΝ ΠΟΣΟΤΙΚΗ ΚΑΙ ΠΟΙΟΤΙΚΗ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΤΩΝ ΥΠΟΔΟΧΕΩΝ ΣΤΑ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΑ ΚΕΝΤΡΑ. Η ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΕΔΕΙΞΕ ΓΙΑ ΠΡΩΤΗ ΦΟΡΑ ΟΤΙ ΣΤΑ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΑ ΚΕΝΤΡΑ ΤΟΥ ΕΓΚΕΦΑΛΟΥ ΥΠΑΡΧΕΙ ΕΤΕΡΟΓΕΝΗ ΚΑΤΑΝΟΜΗ MACHR ΥΠΟΔΟΧΕΩΝ. ΕΤΣΙ ΣΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΠΑΡΟΥΣΑΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΕΙΝΑΙ ΟΥΣΙΑΣΤΙΚΟ ΠΡΩΤΟ ΒΗΜΑ ΓΙΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΜΕ ΣΤΟΧΟ ΝΑ ΔΙΕΥΚΡΙΝΙΣΤΕΙ Ο ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟΣ ΡΟΛΟΣ ΤΩΝ MACHR ΥΠΟΔΟΧΕΩΝ ΤΟΥ ΣΤΕΛΕΧΟΥ ΣΤΟΝ ΕΛΕΓΧΟ ΤΗΣ ΑΝΑΠΝΟΗΣ. ΤΟ ΔΕΥΤΕΡΟ ΜΕΡΟΣ ΤΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ ΕΞΕΤΑΣΕ ΤΗΝ ΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΜΟΥΣΚΑΡΙΝΙΚΟΥ ΑΓΩΝΙΣΤΗ BETH ΚΑΙ ΤΩΝ ΜΟΥΣΚΑΡΙΝΙΚΩΝ ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΤΩΝ 4-DAMP ΚΑΙ METHATRAMINE ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ (AL) ΚΑΤΑ ΤΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ NREM ΚΑΙ REM ΥΠΝΟΥ. Η ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΔΕΙΞΕ ΟΤΙ Η BETH ΣΤΟ MPRF ΤΟΥ ΣΤΕΛΕΧΟΥ ΠΡΟΚΑΛΕΙ ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΣ (P < 0.05) ΚΑΤΑ NREMΚΑΙ REM ΥΠΝΟΥ. ΜΙΚΡΟΕΓΧΥΣΕΙΣ 4-DAMP ΚΑΙ METH ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΘΗΚΑΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΞΕΤΑΣΗΤΗΣ ΥΠΟΘΕΣΗΣ ΟΤΙ Η ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΣ ΔΕΝ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΞΕΧΩΡΙΣΤΕΙ ΑΠΟ ΤΟ ΣΤΑΔΙΟ ΕΓΡΗΓΟΡΣΗΣ. Η ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΥΤΗ ΕΔΕΙΞΕ ΓΙΑ ΠΡΩΤΗ ΦΟΡΑ ΟΤΙ ΟΙ ΜΟΥΣΚΑΡΙΝΙΚΟΙ ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΤΕΣ 4-DAMP ΚΑΙ METH ΔΕΝ ΕΜΠΟΔΙΣΑΝ ΤΗΝ ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΣ ΠΟΥ ΣΥΝΟΔΕΥΕΙ ΤΟ ΣΤΑΔΙΟ ΕΓΡΗΓΟΡΣΗΣ.