Significance: Systematic studies of the physiological outputs induced by infrared (IR)-mediated inhibition of motor nerves can provide guidance for therapeutic applications and offer critical insights into IR light modulation of complex neural networks. Aim: We explore the IR-mediated inhibition of action potentials (APs) that either propagate along single axons or are initiated locally and their downstream synaptic transmission responses. Approach: APs were evoked locally by two-electrode current clamp or at a distance for propagating APs. The neuromuscular transmission was recorded with intracellular electrodes in muscle cells or macro-patch pipettes on terminal bouton clusters. Results: IR light pulses completely and reversibly terminate the locally initiated APs firing at low frequencies, which leads to blocking of the synaptic transmission. However, IR light pulses only suppress but do not block the amplitude and duration of propagating APs nor locally initiated APs firing at high frequencies. Such suppressed APs do not influence the postsynaptic responses at a distance. While the suppression of AP amplitude and duration is similar for propagating and locally evoked APs, only the former exhibits a 7% to 21% increase in the maximum time derivative of the AP rising phase. Conclusions: The suppressed APs of motor axons can resume their waveforms after passing the localized IR light illumination site, leaving the muscular and synaptic responses unchanged. IR-mediated modulation on propagating and locally evoked APs should be considered as two separate models for axonal and somatic modulations.

中文翻译：

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红外抑制对局部启动和传播的动作电位以及下游突触传递的影响

意义：对由红外线（IR）介导的运动神经抑制引起的生理输出的系统研究可为治疗应用提供指导，并为复杂神经网络的IR光调制提供重要见解。目的：我们研究IR介导的动作电位（AP）的抑制，该动作电位沿单个轴突传播或局部启动，并抑制其下游突触传递反应。方法：通过两电极电流钳在局部诱发AP，或者在一定距离内诱发AP。用肌内细胞中的细胞内电极或末端布顿簇上的大剂量移液管记录神经肌肉的传递。结果：红外光脉冲完全可逆地终止了本地启动的低频AP发射，从而导致突触传递受阻。但是，IR光脉冲仅抑制但不会阻止传播的AP的幅度和持续时间，也不会阻止以高频触发的本地启动的AP。此类抑制的AP不会在一定距离上影响突触后反应。虽然传播和局部诱发的AP对AP幅度和持续时间的抑制作用相似，但只有前者在AP上升阶段的最大时间导数中显示出7％至21％的增加。结论：运动轴突的抑制APs通过局部红外光照射部位后可以恢复其波形，而肌肉和突触反应保持不变。传播和局部诱发的AP的IR介导的调制应被视为轴突和体细胞调制的两个独立模型。红外光脉冲仅抑制但不会阻止传播的AP的幅度和持续时间，也不会阻止以高频触发的本地启动的AP。此类抑制的AP不会在一定距离上影响突触后反应。虽然传播和局部诱发的AP对AP幅度和持续时间的抑制作用相似，但只有前者在AP上升阶段的最大时间导数中显示出7％至21％的增加。结论：运动轴突的抑制APs通过局部红外光照射部位后可以恢复其波形，而肌肉和突触反应保持不变。传播和局部诱发的AP的IR介导的调制应被视为轴突和体细胞调制的两个独立模型。红外光脉冲仅抑制但不会阻止传播的AP的幅度和持续时间，也不会阻止以高频触发的本地启动的AP。此类抑制的AP不会在一定距离上影响突触后反应。虽然传播和局部诱发的AP对AP幅度和持续时间的抑制作用相似，但只有前者在AP上升阶段的最大时间导数中显示出7％至21％的增加。结论：运动轴突的抑制APs通过局部红外光照射部位后可以恢复其波形，而肌肉和突触反应保持不变。传播和局部诱发的AP的IR介导的调制应被视为轴突和体细胞调制的两个独立模型。此类抑制的AP不会在一定距离上影响突触后反应。虽然传播和局部诱发的AP对AP幅度和持续时间的抑制作用相似，但只有前者在AP上升阶段的最大时间导数上显示出7％至21％的增加。结论：运动轴突的抑制APs通过局部红外光照射部位后可以恢复其波形，而肌肉和突触反应保持不变。传播和局部诱发的AP的IR介导的调制应被视为轴突和体细胞调制的两个独立模型。此类抑制的AP不会在一定距离上影响突触后反应。虽然传播和局部诱发的AP对AP幅度和持续时间的抑制作用相似，但只有前者在AP上升阶段的最大时间导数中显示出7％至21％的增加。结论：运动轴突的抑制APs通过局部红外光照射部位后可以恢复其波形，而肌肉和突触反应保持不变。传播和局部诱发的AP的IR介导的调制应被视为轴突和体细胞调制的两个独立模型。运动轴突的抑制AP在通过局部IR光照射部位后可以恢复其波形，从而使肌肉和突触反应保持不变。传播和局部诱发的AP的IR介导的调制应被视为轴突和体细胞调制的两个独立模型。运动轴突的抑制AP在通过局部IR光照明部位后可以恢复其波形，从而使肌肉和突触反应保持不变。传播和局部诱发的AP的IR介导的调制应被视为轴突和体细胞调制的两个独立模型。