La Maduración De Largo Plazo La Potenciación a Las Reglas De Inducción En El Hipocampo De Roedores: Papel De La Inhibición GABAérgica

The Journal of Neuroscience : the Official Journal of the Society for Neuroscience. Dec, 2003  |  Pubmed ID: 14657173

Las reglas de inducción de plasticidad sináptica son importantes para la operación funcional de una red neuronal. Le preguntamos si esa plasticidad sináptica reglas cambian durante el desarrollo juvenil a partir de animales adultos. Usar un parche perforado y grabaciones de células enteras de células piramidales de CA1 en rebanadas de hipocampo, demostramos aquí que los requisitos para la inducción de postsinápticos asociativo potenciación a largo plazo (LTP) cambiar gradualmente. La estimulación presináptica se combina con un solo potenciales de acción postsinápticos se hizo cada vez menos eficaz en la inducción de LTP que avanza la edad de desarrollo hasta que, en el hipocampo adulto, ráfagas de potenciales de acción postsinápticos son necesarias para inducir la potenciación sináptica. Este cambio en el desarrollo puede ser explicado por cambios en el GABA (A) del receptor mediada por la inhibición sabe que se producen en el hipocampo durante este período post-natal, ya que el bloqueo de GABA (A) del receptor mediada por la inhibición restablece la eficacia de potenciales de acción postsinápticos individuales en el inducir LTP en el hipocampo adulto. Estos datos revelan un cambio gradual en las reglas de inducción de LTP, explicado por un cambio madurativo en la inhibición GABAérgica, y podría tener implicaciones para nuestra comprensión del papel de la inhibición en el procesamiento de la información en el cerebro.

Cambios En La Disociación De La Experiencia-dependientes E Independientes-en La Transmisión Sináptica Excitatoria Durante El Desarrollo De La Corteza Barril

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Oct, 2004  |  Pubmed ID: 15492224

Un problema fundamental en el estudio del desarrollo cortical es la medida en que la formación y el perfeccionamiento de los circuitos sináptica depende de la experiencia sensorial. La corteza barril es un sistema modelo útil para estudiar el desarrollo dependiente de la experiencia cortical porque no hay una correlación simple de bigotes individuales a las columnas correspondientes barril en la corteza. Hemos investigado la experiencia-dependientes e independientes cambios en la transmisión glutamatérgica sináptica en la corteza barril durante la semana después del parto segundo comparando las respuestas sinápticas de bigotes intactos los ratones en el día postnatal (P) 7 y P14 con los de los bigotes de los ratones privados en el P14. alfa-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazolpropiónico (AMPA) y N-metil-D-aspartato (NMDA)-mediada por el receptor-respuestas sinápticas excitadoras se registraron desde la capa 2/3 células piramidales in vitro durante voltaje -clamp en respuesta a la estimulación en la capa 4. Hemos observado que la proporción de sináptica AMPA a NMDA mediada por el receptor actual (relación A / N) aumenta con la edad de desarrollo. El desarrollo de la relación A / N se mantuvo sin cambios por privación de la entrada de bigote a lo largo de la semana postnatal segundos. En contraste, el decaimiento del receptor NMDA actual y la sensibilidad a la subunidad del receptor de NMDA 2B-selectiva ifenprodil antagonista fue fuertemente afectado por la privación de tales. Estos resultados demuestran una disociación concurrente entre la experiencia sensorial-dependientes e independientes de los cambios la transmisión glutamatérgica en la corteza barril durante la semana del nacimiento segundo. Además, sugieren que el desarrollo de la composición de subunidades de los receptores sinápticos depende de la experiencia sensorial, mientras que la maduración de la sinapsis A / N es independiente de tal experiencia. De este modo, los diferentes componentes del desarrollo sináptico puede regirse por normas de desarrollo.

Distribuidos Acciones De La Red De La Nicotina Aumentan El Umbral De Spike-tiempo Dependiente De La Plasticidad En La Corteza Prefrontal

Neuron. Apr, 2007  |  Pubmed ID: 17408579

La nicotina aumenta la atención y la memoria de trabajo mediante la activación de los receptores nicotínicos de la acetilcolina (nAChR). La corteza prefrontal (PFC) es crítico para estas funciones cognitivas, y también es rica en la expresión de nAChR. Específicas de los mecanismos celulares y sinápticas que subyacen a los efectos de la nicotina sobre la cognición siendo difícil de alcanzar. Aquí nos muestran que la exposición a la nicotina aumenta el umbral para sináptica punta-tiempo dependiente de la potenciación (STDP) en la capa de neuronas piramidales de la V PFC ratón. Durante la actividad presináptica y la postsináptica coincidentes, la nicotina reduce las señales de calcio dendríticos asociados a la propagación del potencial de acción por la mejora de la transmisión GABAérgica. Esto se debe a una serie de acciones que involucran diferentes presinápticas interneuronas PFC y varios subtipos de nAChR. Bloque farmacológico de nAChR o GABA (A) los receptores de prevenir las acciones de la nicotina y restaurado STDP, al igual que el aumento de calcio con señales dendríticas mayor actividad postsináptica. Así, mediante la activación de nAChR distribuidos en toda la red neuronal PFC, la nicotina afecta el procesamiento y almacenamiento de información de PFC mediante el aumento de la cantidad de actividad necesaria para inducir postsináptica STDP.

Aumento Del Umbral De Spike-tiempo Dependiente De La Plasticidad Es Causado Por El Calcio No Fiable De Señalización En Ratones Que Carecen Del Cromosoma X Frágil Gen FMR1

Neuron. May, 2007  |  Pubmed ID: 17521574

El síndrome X frágil, causada por una mutación en el gen FMR1, se caracteriza por retraso mental. Varios estudios informaron la falta de potenciación a largo plazo (LTP) en las sinapsis neocorticales en octavos de final FMR1 (FMR1-KO) ratones, pero que rigen los mecanismos celulares son desconocidos. Encontramos que en la corteza prefrontal (PFC) de FMR1-KO, pico-tiempo dependiente de la LTP (tltp) no es tanto la ausencia, sino más bien, el umbral para la inducción tltp se incrementa. La señalización de calcio en las dendritas y espinas se vea comprometida. En primer lugar, las dendritas y espinas más a menudo no muestran los transitorios de calcio. En segundo lugar, la actividad de los canales de calcio tipo L está ausente en las espinas. tltp podrían ser restaurados por la mejora de la fiabilidad y la amplitud de la señalización de calcio mediante el aumento de la actividad neuronal. En FMR1-KO ratones que fueron criados en ambientes enriquecidos, tltp fue restaurado a los niveles de WT. Nuestros resultados muestran que los mecanismos de plasticidad sináptica están en su lugar en el PFC FMR1-KO ratón, sino que requieren una mayor actividad neuronal que se dispara.

De Alta Velocidad De Dos Fotones De Imágenes De La Dinámica Del Calcio En Las Espinas Dendríticas: Consecuencias Para La Cinética Del Calcio La Columna Vertebral Y La Capacidad Amortiguadora

PloS One. 2007  |  Pubmed ID: 17957255

Los rápidos cambios en la concentración de calcio en las estructuras post-sinápticos son cruciales para la plasticidad sináptica. Hasta el momento, los determinantes de la dinámica del calcio postsinápticos se han estudiado principalmente sobre la base de la cinética de descomposición de los transitorios de calcio. Tiempos de subida de calcio en las espinas en respuesta a los potenciales de acción individuales (AP) casi nunca se mide debido a limitaciones técnicas, pero que podría ser crucial para la plasticidad sináptica. Con alta velocidad, precisamente-objetivo, el punto de imagen de dos fotones se midió tanto en aumento de calcio y la cinética de decaimiento en las espinas y las dendritas secundarias en las neuronas piramidales neocorticales. Se encontró que tanto auge y la cinética de descomposición de los cambios en la fluorescencia de calcio indicador son dos veces más rápido en las espinas. Durante los trenes de AP, los cambios de columna de calcio seguir cada AP, pero no en las dendritas. Aparte de la mayor relación superficie-a-volumen (RVS), se observó que las espinas dendríticas neocorticales tienen una capacidad endógena de búfer notablemente menor con respecto a sus dendritas padres. La entrada de calcio curso del tiempo y velocidad de extrusión de calcio fueron ambos en el mismo rango de espinas y dendritas cuando está equipado con una dinámica de múltiples compartimientos modelo que incluye la cinética de unión de calcio y de difusión. En un análisis posterior se utilizó este modelo para investigar qué parámetros son factores determinantes en la dinámica del calcio la columna vertebral. El modelo confirma los resultados experimentales: la RVS más alta no es suficiente por sí sola para explicar la cinética de aumento más rápido en tiempo de espinas, pero sólo si se combina con una capacidad de amortiguación más baja en las espinas. Las simulaciones a las cero tinte de calcio condiciones de demostrar que es más eficiente calmodulina activa en las espinas, lo que indica que la morfología de la columna vertebral y el almacenamiento en búfer en condiciones de espinas neocorticales a favor de la plasticidad sináptica.

Doble Disociación De Spike En Tiempo-dependiente De La Potenciación Y La Depresión Por La Subunidad Que Prefieren Los Antagonistas Del Receptor NMDA En La Corteza Del Barril Del Ratón

Cerebral Cortex (New York, N.Y. : 1991). Dec, 2009  |  Pubmed ID: 19363149

De Spike tiempo-dependiente de la plasticidad (STDP) es un fuerte candidato para una N-metil-D-aspartato (NMDA) dependiente de la forma de plasticidad sináptica que podrían ser la base del desarrollo de propiedades de los campos receptivos en neocorteza sensorial. Mientras que la inducción de tiempo dependiente de la potenciación a largo plazo (LTP-t) requiere postsináptica de los receptores NMDA, el momento dependiente de la depresión a largo plazo (T-LTD) requiere la activación de los receptores NMDA presinápticos en la capa 4 a capa 2/3 de las sinapsis en la corteza barril. Aquí se investigó el perfil de desarrollo de la t-LTD en la capa 4 a capa 2/3 de las sinapsis de la corteza del ratón barril y estudió su dependencia subunidad del receptor NMDA. El tiempo-dependiente LTD surgió en la primera semana postnatal, estuvo presente durante la segunda semana y desapareció en el adulto, mientras que T-LTP persiste en la edad adulta. Un antagonista en GluN2C / D subunidad que contienen los receptores NMDA bloqueados t-LTD pero no t-LTP. A la inversa, una subunidad GluN2A-prefiriendo antagonista bloqueado t-LTP pero no t-LTD. El requisito subunidad GluN2C / D para t-LTD parece ser sinapsis específica, como GluN2C / D antagonistas no bloqueó t-LTD en horizontal 2/3-to-layer transversal cilíndrico capa 2/3 sinapsis, que fue bloqueado por un GluN2B antagonista en su lugar. Estos datos demuestran una subunidad del receptor NMDA-dependiente doble disociación de t-LTD y mecanismos de t-LTP en la capa 4-a-capa 2/3 sinapsis, y sugieren que el t-LTD está mediada por distintos mecanismos moleculares en las sinapsis diferentes en el mismo neurona postsináptica.

La Inhibición De La Backpropagation Potencial De Acción Durante El Desarrollo Postnatal Del Hipocampo

Journal of Neurophysiology. Apr, 2010  |  Pubmed ID: 20386042

Retraso Mental Y STDP: La Desregulación De La Excitabilidad Dendríticas En El Síndrome De X Frágil

Frontiers in Synaptic Neuroscience. 2010  |  Pubmed ID: 21423496

Desarrollo de la función cognitiva requiere la formación y el perfeccionamiento de las redes sinápticas de las neuronas en el cerebro. Las alteraciones morfológicas de espinas sinápticas se producen en todo el cerebro en una amplia variedad de trastornos sindrómicos y no sindrómico-de retraso mental (RM). En ambos neuronas de humano post-mortem de tejido y modelos de ratón de retardo, los cambios observados en columna sináptica y la morfología dendrítica puede ser sutil, en el intervalo de 10-20% para alteraciones longitud columna saliente y la densidad. Funcionalmente, las sinapsis en el hipocampo muestran déficits y la corteza en la potenciación a largo plazo (LTP) y depresión a largo plazo (LTD) en una variedad de trastornos del neurodesarrollo como Down, Angelman, X frágil y el síndrome de Rett. Estudios recientes han demostrado que, en principio, los mecanismos de plasticidad sináptica está en su lugar en estas sinapsis, pero que las alteraciones significativas en la punta-que dependen de las reglas de tiempo de inducción de plasticidad (STDP) existen en la corteza conexiones sinápticas del Síndrome X frágil MR. En este modelo, el umbral para la inducción de tiempo dependiente de la potenciación a largo plazo (tltp) se incrementa en estas sinapsis. Aumento de la actividad postsináptica puede superar este límite y provocar niveles normales de tltp. En esta revisión, que reunirá a los estudios recientes que investigan STDP en trastornos del aprendizaje del desarrollo neurológico con el síndrome de X frágil como un modelo y se argumenta que las alteraciones en la excitabilidad dendrítica subyacen a los déficit observados en STDP. Conocido y mecanismos de candidatos dendríticas que pueden subyacer a los déficits de la plasticidad se discuten. Estudiar en el STDP monogénicas síndromes de RM con déficits claros en el procesamiento de la información en el nivel cognitivo también proporciona el campo con una oportunidad de establecer conexiones directas entre la cognición y las reglas de procesamiento en la sinapsis durante el desarrollo.

Proteómica, Ultraestructura Y Fisiología De Las Sinapsis Del Hipocampo En Un Modelo De Ratón X Frágil Síndrome Reveal Fenotipo Presináptica

The Journal of Biological Chemistry. Jul, 2011  |  Pubmed ID: 21596744

Síndrome X frágil (FXS), la forma más común de retraso mental hereditario, es causado por una mutación de pérdida de función del gen FMR1, que codifica la proteína X frágil, retraso mental (FMRP). FMRP afecta a la síntesis de proteínas dendríticas, lo que provoca alteraciones sinápticas. En este caso, se utilizó un enfoque cuantitativo de la proteómica en un modelo de ratón FXS para revelar los cambios en los niveles de las proteínas de la sinapsis del hipocampo. Dieciséis grupos independientes de ratones FMR1 knock-out y los ratones de tipo salvaje fueron analizados utilizando dos juegos de 8-complejos experimentos iTRAQ. De 205 proteínas cuantificadas con al menos tres péptidos diferentes en ambas series iTRAQ, la abundancia de 23 proteínas diferentes entre FMR1 sinapsis de tipo knock-out y salvaje, con una tasa de falso descubrimiento (q-valor) <5%. Las diferencias significativas fueron confirmados por inmunotransferencia cuantitativa. Un grupo de proteínas que se sabe están involucrados en la diferenciación celular y el crecimiento neurítico estaba regulado, sino que incluye BASP1 y GAP43, conocido sustratos de PKC, y Cend1. BASP1 y GAP43 se expresa predominantemente en los conos de crecimiento y las terminales presinápticas. En esta línea, el análisis ultraestructural en el desarrollo de las sinapsis del hipocampo FXS reveló pequeñas zonas activas con sus correspondientes densidades postsinápticas y pequeños charcos de vesículas agrupadas, indicativos de la maduración presináptica inmaduro. Un segundo grupo de proteínas implicadas en la liberación de las vesículas sinápticas fue hasta reguladas en el modelo de ratón FXS. De acuerdo, dos a dos pulsos y la facilitación de corto plazo se vieron afectados de manera significativa en estas sinapsis del hipocampo. En conjunto, la alteración en la regulación de las proteínas expresadas presinápticamente, ultraestructura sináptica inmadura, y comprometidos a corto plazo los puntos de la plasticidad a los cambios que subyacen a la transmisión glutamatérgica presinápticas en el SXF en esta etapa de desarrollo.

Hiperconectividad Y Las Sinapsis Lentas Durante El Desarrollo Temprano De La Corteza Prefrontal Medial En Un Modelo De Ratón Para El Retraso Mental Y Autismo

Cerebral Cortex (New York, N.Y. : 1991). Aug, 2011  |  Pubmed ID: 21856714

Teorías neuronales de los trastornos del neurodesarrollo (MND) de autismo y retraso mental que subyace a proponer anormales de conectividad déficits en el procesamiento atencional. Pusimos a prueba esta teoría, estudiando los unitarios conexiones sinápticas entre las neuronas piramidales de la capa 5 dentro de la corteza prefrontal medial (MPFC) de redes en el modelo de ratón FMR1-KO para el retraso mental y autismo. En línea con las predicciones de la teoría neurocognitiva, se encontró que las neuronas piramidales eran vecinos hiperconectado durante un período crítico en el desarrollo del córtex prefrontal medial temprano. Sorprendentemente, excitatorios conexiones sinápticas entre FMR1-KO neuronas piramidales fueron significativamente más lento y no logró recuperarse de la depresión a corto plazo tan pronto como sea de tipo salvaje (WT) sinapsis. En 4-5 semanas de desarrollo mPFC, las tasas de conectividad son idénticas para los dos KO y WT neuronas piramidales y la dinámica de la sinapsis cambia de depresivo a facilitar las respuestas con las características similares en ambos grupos. Proponemos que la alteración temprana en la conectividad sináptica y la recuperación están estrechamente vinculados: el uso de un modelo de red, nos muestran que más lentas sinapsis son esenciales para contrarrestar la hiperconectividad con el fin de mantener un rango dinámico de la actividad excitatoria. Sin embargo, las constantes de tiempo lento sinápticas inducir la disminución de la respuesta a la estimulación de baja frecuencia, lo que puede explicar los déficits en la integración y el procesamiento de la información de atención temprana en las redes neuronales en los MND.

Rescate De Funcionamiento De La Transmisión Sináptica Excitadora En El Hipocampo En Desarrollo En El Gen FMR1-KO Ratón

Neurobiology of Disease. Jan, 2011  |  Pubmed ID: 20817093

Los tratamientos farmacéuticos se están desarrollando para corregir determinados aspectos de comportamiento y morfológicas de los trastornos del neurodesarrollo como el retraso mental. El síndrome X frágil es un retraso mental ligado al cromosoma X, con protuberancias anormales dendríticas de las neuronas en el cerebro. El aumento de la señalización a través del receptor de glutamato excitatorio metabotrópicos (mGluR) las vías se planteó la hipótesis de contribuir a este trastorno. La orientación de estos receptores ha demostrado mejoras en el comportamiento y la morfología con el modelo de ratón FMR1-KO para el síndrome. No se sabe si los cambios similares se producen en la actividad sináptica excitatoria después del tratamiento con antagonistas mGluR. Hemos probado los efectos del bloqueo mGluR prolongada en la actividad sináptica excitatoria en tres momentos del desarrollo en rebanadas de hipocampo. Se observó un efecto de rescate de la MPEP antagonista sobre la amplitud espontánea EPSC y la carga a las 2 semanas, pero no una semana o 8-10 semanas de desarrollo. Estos datos apoyan el papel del tratamiento con antagonistas de mGluR para la corrección funcional sináptica en una etapa temprana de desarrollo en un modelo para el síndrome de X frágil.