Investigating Long-term Synaptic Plasticity in Interlamellar Hippocampus CA1 par Electrophysiological Field Recording
Summary
Nous avons utilisé des électrodes d’enregistrement et de stimulation dans des tranches de cerveau hippocampal longitudinales et des électrodes d’enregistrement et de stimulation positionnelles longitudinale dans l’hippocampe dorsal in vivo pour évoquer les potentiels postsynaptiques extracellulaires et démontrer plasticité synaptique à long terme le long de l’interlamellar longitudinal CA1.
Abstract
L’étude de la plasticité synaptique dans l’hippocampe s’est concentrée sur l’utilisation du réseau lamellar CA3-CA1. Moins d’attention a été accordée au réseau interlamellar longitudinal CA1-CA1. Récemment cependant, une connexion associationentre les neurones pyramidaux CA1-CA1 a été montrée. Par conséquent, il est nécessaire d’étudier si le réseau interlamellar longitudinal CA1-CA1 de l’hippocampe soutient la plasticité synaptique.
Nous avons conçu un protocole pour étudier la présence ou l’absence de plasticité synaptique à long terme dans le réseau hippocampal CA1 interlamellar utilisant des enregistrements électrophysiologiques de champ de vivo et in vitro. Pour les enregistrements extracellulaires in vivo de champ, les électrodes d’enregistrement et de stimulation ont été placées dans un axe septal-temporel de l’hippocampe dorsal à un angle longitudinal, pour évoquer des potentiels postsynaptic excitatoires de champ. Pour les enregistrements extracellulaires in vitro de champ, les tranches longitudinales hippocampal ont été coupées parallèlement au plan septal-temporel. Des électrodes d’enregistrement et de stimulation ont été placées dans la stratum oriens (S.O) et la stratum radiatum (S.R) de l’hippocampe le long de l’axe longitudinal. Cela nous a permis d’étudier la spécificité directionnelle et de la couche des potentiels postsynaptiques excitatoires évoqués. Des protocoles déjà établis ont été utilisés pour induire la potentialisation à long terme (LTP) et la dépression à long terme (LTD) in vivo et in vitro. Nos résultats ont démontré que le réseau interlamellar CA1 longitudinal soutient la potentialisation à long terme à long terme (LTP) dépendante des récepteurs N-méthyl-D(NMDA) sans spécificité directionnelle ou de couche. Le réseau interlamellar, cependant, contrairement au réseau lamellar transversal, ne s’est présenté avec aucune dépression à long terme significative (LTD).
Introduction
L’hippocampe a été largement utilisé dans les études cognitives1,2,3. Le réseau lamellar hippocampal dans l’axe transversal forme les circuits tri-synaptiques qui sont constitués des régions de ntate gyrus, CA3, et CA1. Le réseau lamellar est considéré comme une unité parallèle et indépendante4,5. Ce point de vue lamellar a influencé l’utilisation de l’orientation transversale et des tranches transversales pour les études électrophysiologiques in vivo et in vitro de l’hippocampe. À la lumière de la recherche émergente, l’hypothèse lamellar est réévaluée6 et l’attention est également donnée au réseau interlamellar de l’hippocampe. En ce qui concerne le réseau interlamellar hippocampal, la région CA3 a longtemps fait l’objet d’une enquête7,8,9,10, cependant la région hippocampique longitudinale CA1 a reçu relativement peu d’attention jusqu’à récemment. En ce qui concerne le réseau interlamellar CA1, les propriétés synaptiques à court terme le long de l’axe hippocampique longitudinal dorsoventranal CA1 des rats ont été montrés pour varier11. En outre, des groupes de cellules hippocampales répondant à la phase et à l’endroit se sont avérés être disposés systématiquement le long de l’axe longitudinal de l’hippocampe chez les rats, subissant une tâche de mémoire à court terme12. En outre, les activités de saisie épileptique se sont avérées synchronisées le long de l’hippocampe entier le long de l’axe longitudinal13.
La plupart des études de la région hippocampique longitudinale CA1 cependant, ont utilisé l’apport de la CA3 aux régions CA111,14,15. Utilisant un protocole unique pour faire des tranches de cerveau longitudinales, nos travaux précédents ont démontré la connectivité associationnelle des neurones pyramidaux de CA1 le long de l’axe longitudinal et ont impliqué sa capacité à traiter la signalisation neuronale effectivement16. Cependant, il est nécessaire de déterminer si les neurones pyramidaux CA1 le long de l’axe longitudinal sans entrée transversale peuvent soutenir la plasticité synaptique à long terme. Cette conclusion peut ajouter un autre angle dans des investigations des issues neurologiques se rapportant à l’hippocampe.
La capacité des neurones à adapter l’efficacité du transfert d’information est connue sous le nom de plasticité synaptique. La plasticité synaptique est impliquée comme mécanisme sous-jacent pour les processus cognitifs tels que l’apprentissage et la mémoire17,18,19,20. La plasticité synaptique à long terme est démontrée comme potentialisation à long terme (LTP), qui représente le renforcement de la réponse neuronale, ou dépression à long terme (LTD), qui représente l’affaiblissement de la réponse neuronale. La plasticité synaptique à long terme a été étudiée dans l’axe transversal de l’hippocampe. Cependant, c’est la première étude à démontrer la plasticité synaptique à long terme dans l’axe longitudinal hippocampal des neurones pyramidaux de CA1.
En nous appuyant sur un protocole utilisé par Yang et coll.16, nous avons conçu le protocole pour démontrer le LTP et le LTD dans l’axe longitudinal hippocampal des neurones pyramidaux CA1. Nous avons utilisé des souris mâles C57BL6 dont l’âge varie entre 5 et 9 semaines pour des expériences in vitro et de 6 à 12 semaines pour les expériences in vivo. Cet article détaillé montre comment des tranches de cerveau hippocampal longitudinales de souris ont été obtenues pour des enregistrements in vitro et comment des enregistrements in vivo ont été enregistrés dans l’axe longitudinal. Pour les enregistrements in vitro, nous avons étudié la spécificité directionnelle de la plasticité synaptique longitudinale de CA1 en ciblant l’extrémité septale et temporelle de l’hippocampe. Nous avons également étudié la spécificité de couche de la plasticité synaptique longitudinale de CA1 en enregistrant des oriens de stratum et du radiatum de stratum de l’hippocampe. Pour les enregistrements in vivo, nous avons étudié les angles qui correspondent le mieux à la direction longitudinale de l’hippocampe.
Utilisant des enregistrements extracellulaires in vivo et in vitro de champ, nous avons observé que les neurones pyramidaux longitudinaux reliés de CA1 se sont présentés avec LTP, pas LTD. L’orientation transversale impliquant les neurones CA3 et CA1, cependant, soutient le LTP et le LTD. La distinction dans les capacités synaptiques entre la transversale et l’orientation longitudinale de l’hippocampe pourrait signifier de façon spéculative des différences dans leur connectivité fonctionnelle. D’autres expériences sont nécessaires pour déchiffrer les différences dans leurs capacités synaptiques.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le protocole démontre la méthode pour induire la plasticité synaptique à long terme in vivo aussi bien que des tranches de cerveau dans l’axe longitudinal de CA1-CA1 de l’hippocampe in vitro. Les étapes décrites donnent assez de détails pour qu’un expérimentateur étudie le LTP et le LTD dans une connexion longitudinale hippocampal CA1-CA1. La pratique est nécessaire pour parfaire les compétences requises pour enregistrer avec succès les potentiels excitatoires sur le terrain.
En pl…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par Incheon National University (International Cooperative) Research Grant. Nous tenons à remercier Mme Gona Choi d’avoir aidé à la collecte de données.
Materials
| Atropine Sulphate salt monohydrate, ≥97% (TLC), crystalline | Sigma-Aldrich | 5908-99-6 | Stored in Dessicator |
| Axon Digidata 1550B | |||
| Calcium chloride | Sigma-Aldrich | 10035-04-8 | |
| Clampex 10.7 | |||
| D-(+)-Glucose ≥ 99.5% (GC) | Sigma-Aldrich | 50-99-7 | |
| Eyegel | Dechra | ||
| Isoflurane | RWD Life Sciences | R510-22 | |
| Magnesium chloride hexahydrate, BioXtra, ≥99.0% | Sigma-Aldrich | 7791-18-6 | |
| Matrix electrodes, Tungsten | FHC | 18305 | |
| Multiclamp 700B Amplifier | |||
| Potassium chloride, BioXtra, ≥99.0% | Sigma-Aldrich | 7447-40-7 | |
| Potassium phosphate monobasic anhydrous ≥99% | Sigma-Aldrich | 7778-77-0 | Stored in Dessicator |
| Pump | Longer precision pump Co., Ltd | T-S113&JY10-14 | |
| Silicone oil | Sigma-Aldrich | 63148-62-9 | |
| Sodium Bicarbonate, BioXtra, 99.5-100.5% | Sigma-Aldrich | 144-55-8 | |
| Sodium Chloride, BioXtra, ≥99.5% (AT) | Sigma-Aldrich | 7647-14-5 | |
| Sodium phosphate monobasic, powder | Sigma-Aldrich | 7558-80-7 | |
| Sucrose, ≥ 99.5% (GC) | Sigma-Aldrich | 57-50-1 | |
| Temperature controller | Warner Instruments | TC-324C | |
| Tungsten microelectrodes | FHC | 20843 | |
| Urethane, ≥99% | Sigma-Aldrich | 51-79-6 | |
| Vibratome | Leica | VT-1200S | |
| Water bath | Grant Instruments | SAP12 |
Referências
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