确定不同群体GABA能中间神经元的作用是理解皮层微电路功能的基本步骤1然而，一个最基本的问题仍未解决：不同类型的中间神经元是兴奋还是抑制其目标。许多研究报告称，GABA使锥体细胞的特定隔室去极化，如树突或轴突起始段，这表明一些中间神经元可能驱动皮层回路的活动2–6这混淆了GABA能和谷氨酸能传递在皮层处理中的相对作用。不幸的是，这些研究大多使用了干扰细胞内特性、依赖非生理刺激或特别容易发现例外而非规律的技术。我们在不干扰锥体细胞膜电位或细胞内离子浓度的情况下，研究了解剖学上鉴定的单个中间神经元对其突触后靶点的影响。
海马CA1篮细胞中触发的单动作电位事后（post-hoc）通过其轴突树枝状结构在锥体层中的位置）诱发局部单一场电位（uField），用充满3 M NaCl的细胞外电极记录并置于锥体层（平均振幅15.8±1.8μV；范围5.0～41.6μV；n个= 26;和补充方法在线）。这个uField可能被GABA封锁一受体（GABA一R） 拮抗剂加巴静(n个= 11;)确认该事件是突触产生的。此外，动力学（10-90上升时间，1.2±0.1 ms；衰减τ，6.6±0.7 ms；n个=17和14）和成对脉冲比（50 Hz，0.59±0.04；20 Hz，0.73±0.04；n个uField分别为11和6）与细胞内记录的单一抑制性突触后电流（uIPSC）相似7与uField与突触电流成比例一致。
篮子细胞产生的酉场是超极化的。(一)左侧，海马切片的光显微照片，同时记录篮细胞的全细胞（WC）和场记录（3 M NaCl）。SLM，分子腔隙层；SO，地层方向；SP，金字塔层；SR，辐射层。中间，重建充满生物细胞的篮式细胞。树突以黑色显示，轴突以灰色显示。右，uField（顶部，黑色痕迹）记录在金字塔层中，以响应篮细胞中的动作电位（底部），并被加巴静（2.5μM，灰色痕迹）消除。(b条)篮子细胞诱发的多层细胞外记录的uField总结（左）和代表性示例（右）(n个= 9). 锥体细胞（复制自参考。15)图示了记录电极沿体-枝晶轴的位置。(c（c）)左侧，对照条件下（黑色）或CPA（1μM，浅灰色）或CPA+DPCPX（10μM，深灰色）的篮状细胞诱发的uField。对，CPA对uField IPSP的影响总结(n个=10）和全细胞uIPSC(n个=3）来自篮式电池。所示数据为平均值±标准误差。
因为篮细胞的轴突（因此GABA的释放）仅限于锥体层()，该位置记录的正uField表示存在活动源，反映局部产生的向外突触电流。因此，篮细胞中的尖峰导致锥体细胞群的体细胞超极化。这种观察到的超极化并不是细胞外记录电极泄漏的氯离子浓度局部增加的结果，因为用人工脑脊液（ACSF）在电极中记录的uField振幅与用NaCl记录的振幅没有显著差异（ACSF，17.2±1.8μV；氯化钠，15.8±1.8μV；n个分别=6和26，P（P）= 0.7;补充图1在线）。此外，当细胞外电极放置在辐射层中时，uField的极性相反（距离金字塔层/辐射层边界200.5±11.7μm；振幅−3.8±0.8μV；n个= 7;). 这个负uField代表一个被动汇，是在突触电导没有局部变化的情况下，树突状膜超极化产生的。因为这种超极化是在距离GABA释放位置较远的地方记录的，所以它不可能受到电极尖端附近氯化物浓度局部增加的影响。
锥体细胞群的超极化表明GABA的逆转潜能一在锥体细胞中，R介导的电导平均比静息膜电位更负。因为CA1锥体细胞体的静息膜电位为−81.0±2.1 mV(n个=8，在单元连接配置中确定8;补充图2在线），超极化uField不是由异常去极化的锥体细胞引起的。
为了独立验证GABA能传导的迹象，我们通过对锥体细胞进行紧张性超极化来改变GABA能传导的驱动力。我们使用腺苷受体激动剂N6-环戊基腺苷（CPA）在不影响GABA释放的情况下打开钾电导9超极化锥体细胞对uField的影响将取决于GABA的反转电位在何处一R介导的电导与静息膜电位有关。如果反转电位与静息电位为负，因此GABA能量传输是超极化的，那么对金字塔细胞进行超极化将降低uField的振幅；相反，如果反转电位与静息电位正相关，在这种情况下，GABA能传输是去极化的，对锥体细胞进行超极化将增加uField的振幅。
在全细胞电压灯记录中，CPA（1μM）对细胞内记录的uIPSC的振幅没有影响9（至93±7%，n个= 3,P（P）= 0.8;和补充图3在线），尽管在锥体细胞中引发外向电流（88.2±6.0 pA，n个= 3;补充图3). 外向电流使锥体细胞超极化约5 mV（从−76.2±1.8 mV到−83.0±2.4 mV，n个= 5,P（P）< 0.05;补充图2).
通过CPA使锥体细胞超极化，可以可靠地降低篮细胞诱发的uField振幅（至43±5%，n个=10,P（P）<0.005），腺苷受体拮抗剂8-环戊基-1,3-二丙基黄嘌呤DPCPX（10μM，为对照的99±5%，n个= 4,P（P）与对照组相比=0.5；). 因此，这些数据表明篮子细胞释放到CA1锥体细胞体细胞室的GABA是超极化的。
为了解决中间神经元是否使锥体细胞的其他隔室超极化或去极化，我们记录了近端树突靶向（例如，双层细胞）、远端树突靶点（orienslactinosom moleculare，OLM细胞）和轴突靶向性（轴突细胞）中间神经元。
树突靶向中间神经元诱发的uField在轴突树突化部位始终为阳性，表明突触释放的GABA对树突的超极化作用（远端树突，7.5±1.9μV；; 范围，3.1-15.0μV，n个= 6; 近端树枝晶，4.0±0.5μV；范围，2–7.3μV；n个= 10;). 此外，两个树突靶向中间神经元诱发电极中ACSF记录的uField（振幅为8.3±1.2μV；与篮状细胞不同，并非所有以树突为靶点的中间神经元都能诱发可测量的uField，这可能是由于较低的突触密度、较小的单体电导或它们的突触分布在较宽的树突区域上，导致源和汇相互抵消所致）。因此，树突靶向中间神经元产生的uField被CPA减少（近端和远端，37±6%，n个= 5;)并被加巴静阻断（近端和远端，n个= 6;). 因此，释放到锥体细胞近端和远端树突上的GABA具有明显的超极化效应。
树突状靶向中间神经元是超极化的。(一)重建充满生物细胞的OLM细胞（左，树突以黑色显示，轴突以灰色显示），其uField记录在多层中（右）。(b条)用CPA（浅灰色）或gabazine（深灰色）处理的不同OLM细胞（黑色，记录在腔隙分子层中）的uField。(c（c）)重建充满生物细胞的双层细胞（左，树突以黑色显示，轴突以灰色显示），其uField记录在多层中（右）。(d日)来自不同中间神经元的uField，其轴突在方位层、对照条件下（黑色，记录在金字塔层）或CPA（灰色）中树状化。
最后，与报道的新皮质轴突细胞的兴奋作用相反6，uFields记录在海马轴索轴突细胞的轴突树状化中（通过事后（post-hoc）电子显微镜）阳性（17.6±5.1μV，n个=3），减少CPA（减少101±10%，n个=2）并被加巴静废除(n个= 2;). 此外，放射层的细胞外记录显示存在一个负uField，这与体细胞超极化是一样的(). 这些数据表明轴突细胞对其靶细胞具有明显的超极化作用。三个已鉴定的轴突细胞之一的动作电位对细胞内记录的锥体细胞产生多突触抑制，可被谷氨酸能拮抗剂2,3-二羟基-6-硝基-7-氨磺酰苯并[f]喹喔啉-2,3-二酮（NBQX；). 这表明轴突细胞招募了中间锥体细胞，而中间锥体又招募了靶向记录的锥体细胞的抑制性中间神经元，类似于新皮质的报道6然而，即使在这种情况下，细胞外场电位也是正的，并且被CPA降低()这表明轴突细胞抑制了大多数靶细胞，尽管在一个或几个锥体细胞轴突中触发了尖峰。
轴突细胞超极化。(一)左上角，充满生物细胞的轴突细胞的光显微照片。注意锥体细胞下方的径向布顿盒（P）。黑色虚线代表辐射层和金字塔层之间的边界。上图所示轴-轴突细胞（B）的底部电子显微照片（金/银显示），在电子不透明的轴突起始段（AIS）及其突触连接（星号）上拍摄。比例尺代表50μm（顶部）、1μm（左下）和0.25μm（右下）。右上角，在对照条件下（黑色痕迹）左侧轴突细胞的uField（黑色，记录在金字塔层和oriens层之间的边界），或用CPA（浅灰色）或加巴津（深灰色）处理。(b条)来自不同轴突细胞的uField记录在多层中（右）。(c（c）)左上角，记录配置示意图。IC，电流钳；VC，电压钳。左下角，轴突细胞（左下角）中的动作电位在电压钳制的锥体细胞中诱发了IPSC（左上角，黑色轨迹，十次连续扫描；右上角，平均黑色轨迹，V（V）米=0毫伏；内铯）被谷氨酸能拮抗剂NBQX阻断（10μM，右上角，灰色痕迹）。插入、叠加动作电位和IPSC，以说明长延迟（~5 ms）。右上角，记录配置示意图。右下角，轴突细胞（左下角）中的动作电位在NBQX存在的情况下，在方向层和金字塔层（顶部）的边界和金字塔层中（中部）诱发了一个阳性uField。右下角，控制条件下的uField（右上角，黑色迹线），并用CPA（浅灰色迹线）处理。
我们已经确定了由确定的中间神经元产生的突触释放GABA的局部效应10我们的数据表明，靶向胞体、近端树突、远端树突和轴突起始段的中间神经元均对CA1海马锥体细胞产生超极化作用。与之前GABA能量传递的细胞外记录相比11，我们的事后（post-hoc）轴突识别使我们能够确定激活的GABA能突触沿着锥体细胞群的体突轴相对于记录位置的准确位置。这是明确识别细胞外记录阳性信号的离子（即超极化）或电容（即去极化）性质的必要步骤12更多侵入性记录技术（细胞内、全细胞或穿孔补片记录）对GABA膜电位或逆转电位的影响一R介导的电导和强细胞外刺激或GABA应用导致的氯离子梯度崩溃13可以解释先前报道的关于不同隔室中GABA能传递极性的相互矛盾的结果。此外，由于现场记录报告了锥体细胞或其轴突的平均反应，因此记录对单个神经元的反复无常不敏感。具体地说，现场记录无法解析少数对GABA有兴奋反应的锥体细胞或其轴突一R活化，可能是由于超极化膜电位或较高的氯化物浓度6,14最后，GABA静息膜电位和逆转电位的真正差异一不同脑区神经元之间R介导的电导可能在一定程度上解释了不同的观察结果5.
总之，我们发现GABA能的传递是超极化的，与它沿着海马锥体细胞体-树突状轴的位置无关。这是研究海马GABA能微电路多样性的基本和简化原则1.
