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.2013年8月22日；500(7463):458-62.
doi:10.1038/nature12330。 Epub 2013年8月4日。

催产素通过调节快速尖峰中间神经元增强海马尖峰传导

斯科特·F·欧文 1, Sebnem N Tuncdemir公司, 帕特里克·巴德, 娜塔莎·N·蒂尔科, 戈尔德鱼壳, 理查德·屈恩
附属公司

催产素通过调节快速尖峰中间神经元增强海马尖峰传导

斯科特·F·欧文等。 自然. .

摘要

催产素的神经调节控制对广泛的社会、父母和压力相关行为至关重要。自闭症谱系障碍（ASD）与催产素水平不足和催产素受体（OXTR）基因改变有关。30年前，Mühlethaler等人发现催产素会增加抑制性海马神经元的放电，但目前尚不清楚抑制作用的增强是如何解释催产素改善大脑信息处理能力的。在这里，我们在哺乳动物海马体中描述了一种简单而强大的机制，通过这种机制，催产素增强皮层信息传递，同时降低背景活动，从而大大提高信噪比。快速尖峰中间神经元活性的增加不仅抑制了自发的锥体细胞放电，而且增强了尖峰传输的保真度并缩短了尖峰时间。快速尖峰神经元间锥体细胞突触处的使用依赖性抑制对于提高尖峰吞吐量是必要的，也是足够的。我们通过用胆囊收缩素或通道视紫红质2激活快突中间神经元来展示这种新型电路机制的普遍性。这为深入了解扩散传递的神经调节剂如何提高需要突触特异性和毫秒精度的神经回路的性能提供了线索。

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数字

图1
图1。催产素受体激动剂（TGOT）减少CA1锥体神经元的自发放电，但增强EPSP-放电耦合
一，示例CA1锥体细胞连接记录。垂直条表示SC刺激。b条、时间进程和c、 d日，受200 nM TGOT影响的锥体细胞贴附记录中诱发放电概率（N=15个细胞）和自发活动（N=23个细胞）的组数据。e（电子）示例记录显示TGOT降低了诱发电位潜伏期和抖动。如果，原始（固体）和平均（虚线）峰值时间的累积分布（N=15个细胞）。平均潜伏期：5.87±0.42 ms；平均方差：2.29±0.30 ms2.克，CA1锥体细胞的自发IPSC频率（N=6个细胞，每种情况）。成对双尾t吨-面板c、d、g中的测试。面板f.*中的两个样本K-S测试，P<0.05；**，P<0.01；***，P<0.001。误差线，S.E.M。
图2
图2。TGOT激活FSI并抑制前馈抑制
一TGOT对膜电位（填充符号）和放电率（开放符号）的影响。中间神经元的电生理识别示例，插图。上图为样本生物细胞填充的中间神经元轨迹（胞体和树突，黑色；轴突，绿色；金字塔层，灰色区域）。O-LM（N=3）、RS篮（N=9）、RS三层（N=3）、FS双层（N=16）和FS围体靶向（N=14）。b条，平均TGOT电流±S的电压钳记录。带有对照、10 mM BAPTA和1 mM GTPγS填充吸管的FSI中的E.M（阴影）（N=7，每种情况）。c（c），示例FSI中TGOT诱导电流的电压依赖性。d、 e（电子）在同一组锥体神经元（N=6个细胞）中，来自突触（面板d）或电流注入诱发的棘波（面板e）的全细胞棘波概率。如果荷包牡丹碱中细胞附着、突触诱发的峰电位概率（N=6个细胞，概率：P>0.95；潜伏期：P>0.5；潜伏期方差：P>0.3）。减少的刺激强度足以达到50%的尖峰传导，尖峰出现的潜伏期更长，抖动也比对照ACSF大。克TGOT对一个锥体细胞平均诱发的非突触性IPSC和不同锥体细胞的单突触性EPSC的影响。小时，诱发EPSC（N=6个细胞）和非突触性IPSC（N=8个细胞）的标准化组数据。成对双尾t吨-测试，除面板d外的所有面板，该面板使用单尾t吨-与细胞附加结果的兼容性测试。*，P<0.05，**，P<0.01；***，P<0.001。误差条S.E.M。
图3
图3。配对记录显示TGOT诱导的诱发抑制减少的突触位点
一、突触前中间神经元（上部）和突触后锥体细胞（下部）。单个扫描为灰色，平均扫描为黑色。上图：突触前FSI在TGOT中允许去极化。中间：电流注射对抗突触前FSI的TGOT去极化。底部：RS中间神经元传输不受TGOT影响。b条，只有当FSI被TGOT去极化时，FSI锥体突触才受到抑制。FSI，N=8；无去极化，N=5；RS，N=4。c（c），对照ACSF中FSI锥体细胞突触的频率依赖性抑制。平均值标准化为第一个IPSC。d日TGOT诱导放电产生的FSI锥体突触抑制（黑圈，每对细胞一个点）与控制ACSF的10 s棘波序列的抑制相匹配（彩色钻石，多个细胞对的平均值）。没有被彩色钻石遮住的黑色圆圈。e（电子），50 Hz，10 s训练后的突触恢复。（N=8个单元格）。成对双尾t吨-测试*，P<0.05。N.S.P>0.15。误差条S.E.M。
图4
图4。对其他大脑状态和调制器的概括
一，CCK（200 nM）对来自一个锥体细胞的平均诱发非突触性IPSC和来自不同锥体细胞单突触性EPSC的影响。b条，诱发性EPSC（N=6个细胞）和非突触性IPSC（N=6细胞）的标准化组数据。c（c），诱发尖峰概率（N=14个细胞）和d日细胞贴附记录中的自发放电率（N=14个细胞）受CCK的影响。e（电子），在注射了双floxed AAV-ChR2的PV-cre小鼠的CA1锥体神经元中记录的示例ChR2激活的IPSC。如果，小鼠CA1锥体神经元的细胞贴附记录。控制（LED关闭）和ChR2刺激（LED打开）扫描在记录期间交错，但分组进行演示。克，ChR2对小鼠锥体神经元亚群中细胞附着刺突概率的影响，其中潜伏期和抖动表明单突触抑制最小（见方法）。小时，计算机模拟的样本迹线，其中IPSC电导（gIPSC公司)EPSC电导降低（gEPSC公司)要么降低，以保持约50%的扣球机会（顶部）或gEPSC公司保持不变（底部）。我，剩余IPSC对模拟尖峰潜伏期的影响（g）EPSC公司保持恒定（红色）或降低以保持约50%的峰值概率（灰色）。面板h和i在没有自发IPSC的情况下生成，以隔离前馈IPSC对诱发放电计时的贡献。j个，剩余IPSC对精确触发一个峰值概率的影响（gEPSC公司保持不变）。成对双尾t吨-测试*，P<0.05；**，P<0.01；***，P<0.001。误差条S.E.M。
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