Development of synaptic connectivity onto interneurons in stratum radiatum in the CA1 region of the rat hippocampus

doi:10.1186/1471-2202-13-14

.2012年1月25:13:14。

doi:10.1186/1471-2202-13-14。

大鼠海马CA1区放射层中间神经元突触连接的发育

伊尔斯·里贝¹, 埃里克·汉斯

附属公司

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内政部： 10.1186/1471-2202-13-14

大鼠海马CA1区放射层中间神经元突触连接的发育

伊尔斯·里贝等。 BMC神经科学. 2012.

.2012年1月25:13:14。

doi:10.1186/1471-2202-13-14。

作者

伊尔塞·里贝¹, 埃里克·汉斯

附属

¹瑞典哥德堡大学萨勒格伦斯卡学院生理学系。Ilse.Riebe@physical.gu.se

采购管理信息： 22276909
预防性维修识别码： PMC3398264型
内政部： 10.1186/1471-2202-13-14

摘要

背景：一个特定突触前神经元对突触后神经元放电概率的影响关键取决于连接两个神经元的功能性释放位点的数量。确定突触后神经元的平均功能性突触连接的一种方法是比较动作电位依赖性自发突触电流的振幅与独立于动作电位（“minis”）的突触电流振幅。通过这种方法，我们发现谷氨酸能CA3和CA1锥体细胞之间的平均突触连接从新生大鼠的单个连接增加到年轻成年大鼠的多个连接。另一方面，在新生大鼠体内，γ-氨基丁酸（GABA）能中间神经元与CA1锥体细胞形成多重连接，并且多重GABA能连接的程度一直保持到成年。在本研究中，我们检测了海马切片中GABA能CA1层放射状中间神经元上谷氨酸和GABA连接的发展，并将其与CA1锥体神经元上的连接进行了比较。

结果：在放射状CA1层的GABA能中间神经元中，无论发育阶段如何，我们发现依赖动作电位的自发AMPA受体介导的突触电流的平均幅度与小AMPA受体中介的突触流的幅度相同。这一发现表明，与CA1锥体神经元相比，这些GABA能中间神经元在整个发育过程中保持单一的谷氨酸连接。另一方面，对于GABA连接，我们发现中间神经元和锥体细胞上有多个功能性突触连接。

结论：这里的结果证实，谷氨酸和GABA突触连接在海马CA1区的发展非常不同。因此，虽然GABA的平均连接性在整个发育过程中是多重的，但谷氨酸的连接性则在发育早期是单一的。我们的结果进一步表明，辐射层锥体细胞和GABA能中间神经元之间谷氨酸突触连接的发育存在显著差异，因此，一个特定的突触前谷氨酸能细胞似乎不允许增加其与突触后辐射层中间神经元的连接，可能对突触后CA1锥体细胞产生影响。

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数字

图1
**幼年大鼠CA3和CA1锥体细胞与GABA能细胞和CA1金字塔细胞之间的多重联系**.（A₁)金字塔细胞在-80 mV下的典型记录，上记录道显示控制条件下的AMPA sEPSC，下记录道显示TTX洗脱后的mEPSC。（A）₂)TTX使AMPA EPSC振幅降低5.9±0.8 pA（P=0.004，n=8，双尾配对t检验）。（A）_三)TTX使AMPA EPSC频率降低1.5±0.4 Hz（P<0.001，n=8，单尾配对t检验）。（A）₄)平均多重性为1.7±0.1（P<0.001，n=8，单尾单样本t检验，检验值=1）。（B）₁)一个典型的0毫伏锥状细胞记录，上记录道显示控制条件下的GABA sIPSC，下记录道显示TTX洗脱后的mIPSC。（B）₂)TTX使GABA IPSC振幅降低8.4±2.7 pA（P=0.03，n=6，双尾配对t检验）。（B）_三)TTX将GABA IPSC频率降低3.2±0.8 Hz（P=0.005，n=6，单尾配对t检验）。（B）₄)平均多重性为2.4±0.4（P=0.007，n=6，单尾单样本t检验，检验值=1）。黑色填充的圆圈显示平均值±SEM，绿色填充的圆圈显示单个实验的数据。星号表示显著性水平，如下所示：*：P<0.05，**：P<0.01，***：P<0.001。

图2
**辐射层中间神经元谷氨酸能突触的多样性无发育变化**.（A₁)P17大鼠放射层中间神经元在-80 mV下的典型记录，上迹线显示对照条件下的AMPA sEPSCs，下迹线显示TTX洗脱后的mEPSCs。（A）₂)在P7-P18岁时，TTX不会改变AMPA EPSC振幅（平均降低1.2±0.8 pA，P=0.2，n=4，双尾配对t检验）。（A）_三)TTX使AMPA EPSC频率降低4.3±1.1 Hz（P=0.01，n=4，单尾配对t检验）。（B）₁)P50大鼠放射层中间神经元在-80 mV下的典型记录，上迹线显示对照条件下的AMPA sEPSCs，下迹线显示TTX洗脱后的mEPSCs。(B₂)在P30-P50岁时，TTX不影响AMPA EPSC振幅（平均降低0.3±0.9 pA，P=0.8，n=6，双尾配对t检验）。（B）_三)TTX将AMPA EPSC频率降低2.4±0.5 Hz（P=0.003，n=6，单尾配对t检验）。（C）年轻组（P7-18，开环）的平均多重性为1.1±0.1（P=0.09，n=4，单尾单样本t检验，检验值=1），老年大鼠（>P30，满环）的多重性为1.10±0.1（P=0.17，n=6）。（D）放射层（红色圆圈）中8个中间神经元和7个锥体细胞（绿色圆圈）的PPR测量。辐射层中间神经元的平均PPR（50ms）为1.17+0.19/-0.16（几何平均值+/-SEM），锥体细胞的平均PPR1.43+0.22/-0.19（P=0.4，双尾Student t检验）。黑色填充圆圈表示平均值±SEM，绿色和红色开放圆圈和填充圆圈显示单个实验。星号表示显著性水平，如下所示：*：P<0.05，**：P<0.01。

图3
**辐射层中间神经元上的GABA突触的多样性高于发育中大鼠的GABA**.（A₁)P9大鼠放射层中间神经元在0 mV下的典型记录，上迹线显示对照条件下的GABA sIPSC，下迹线显示TTX洗脱后的mIPSC。（A）₂)TTX使GABA IPSC振幅降低5.4±2.0 pA（P=0.04，n=6，双尾配对t检验）。（A）_三)TTX使GABA IPSC频率降低4.3±1.0 Hz（P=0.0045，n=6，单尾配对t检验）。（B）₁)P43大鼠中间神经元在0毫伏电压下的典型记录，上迹线显示对照条件下的GABA sIPSC，下迹线显示TTX洗脱后的mIPSC。（B）₂)TTX使GABA IPSC振幅降低1.8±0.7 pA（P=0.02，n=11，双尾配对t检验）。（B）_三)TTX使GABA IPSC频率降低3.9±0.7（P<0.001，n=11，单尾配对t检验）。（C）年轻组（P7-16，开放圆圈）的平均多重性为1.7±0.3（P=0.025，n=6，单尾单样本t检验，检验值=1），而老年大鼠（>P30，填充圆圈）为2.0±0.4（P=0.014，n=11，单尾双样本t检验）。黑色填充圆圈表示平均值±SEM，红色开放圆圈和填充圆圈显示单个实验。星号表示显著性水平，如下所示：*：P<0.05，**：P<0.01，***：P<0.001。

图4
**概要和示意模型**.（A）图1-3中获得的多重性数据摘要。方差分析和Bonferroni事后检验显示，P7-18大鼠和年轻成年大鼠的幼成年动物锥体细胞中的AMPA多重性和中间神经元中的AMBA多重性之间存在显著差异（左侧面板分别为P=0.004和P=0.02），但右侧面板组之间没有显著差异。（B）图示辐射层锥体细胞和中间神经元连接发展的示意模型。在P7-18大鼠中，抑制性（红色）轴突已经形成多个连接，而兴奋性（绿色）轴突则以单个释放位点连接开始（左侧面板）。在发育过程中，兴奋性轴突生长到锥体细胞上的多释放位点连接，但不生长到放射层中的中间神经元（右图）。

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