Kainate receptors and neuronal synchrony in developing hippocampal networks
| Title: | Kainate receptors and neuronal synchrony in developing hippocampal networks |
| Author(s): | Kaarela, Tiina |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Veterinary Medicine |
| Degree program: | Degree Programme in Veterinary Medicine |
| Language: | English |
| Acceptance year: | 2022 |
| Abstract: |
Kainaattireseptorit (KARt) ovat glutamaattireseptoreita, jotka muokkaavat ja säätelevät hermosolujen viestintää aivoissa. KAR:n toiminta riippuu niiden alayksikkökokoonpanosta sekä sijainnista hermosolussa. Näiden reseptorien ilmentäminen muuttuu yksilön kehityksen myötä, erityisen voimakkaasti niitä ilmennetään heti syntymän jälkeen. Onkin esitetty, että ensimmäisten elinviikkojen aikana KARt edistävät hermoverkkojen aktiivisuusriippuvaista kehitystä. Vaikka KAR:ta on tutkittu laajalti, niiden hermoston kehityksen aikainen toiminta ymmärretään vielä huonosti.
Tässä työssä selvitimme miten kehittyvän hippokampuksen verkkoaktiivisuus muuttuu, kun KAR alayksikkö GluK1:n ilmentämistä lisättiin osassa CA3 pyramidaalisoluja. Tutkimuksen hypoteesina oli, että GluK1 säätelee hermoverkon toiminnallista kytkentää sekä synkronista aktiivisuutta. Työssä käytettiin monikanavamittauksia, joiden avulla tutkittiin hippokampusleikeviljelmien sähköistä toimintaa.
Tässä osoitamme, että paikallinen GluK1 lisäys vaikuttaa leikkeiden jaksottaiseen spontaaniaktiviisuteen sekä edistää populaatiotason aktiivisuuden leviämistä hermoverkkoon tehokkaammin. Lisäksi näytämme, että toiminnallinen korrelaatio GluK1:ä ilmentavän hermosolupopulaation ja hippokampuksen muiden osien välillä on lisääntynyt.
Työn tulokset viittaavat, että GluK1:n ilmentäminen edistää hermoverkon synkronista aktiivisuutta ja vahvistaa pyramidaalisolujen toiminnallisia yhteyksiä muihin hermosoluihin. Löydökset tukevat ja täydentävät aiempaa tutkittua tietoa KARn merkityksestä hermosoluyhteyksien aktiivisuusriippuvaisessa kehityksessä.
Kainate type glutamatergic receptors (KARs) modulate synaptic transmission and neuronal excitability depending on their subunit composition and localization. Developmental expression of KARs in the immature hippocampus is suggested to promote activity dependent synchronization of neuronal networks, yet the exact mechanisms are still unclear.
Here we asked how local manipulation of KAR subunit GluK1 at CA3 pyramidal cells modulates synchronous network activity in postnatal hippocampus in vitro. We hypothesized that local KAR enhancement will promote functional connectivity and synchronous activity in the networks. Multichannel recordings were used to study spatio-temporal profile of network activity in organotypic hippocampal slice cultures.
We show, that local GluK1 enhancement is affecting spontaneous activity patterns and that the population discharges recruit the whole network more efficiently compared to control. In addition, the activities at the site of GluK1 overexpression are more correlated to CA1 and DG regions.
Our data suggests that facilitated spatial propagation of population discharges promote synchronization of network activity in KAR expressing slices. These findings support and supplement the previous hypothesis that KARs might play essential role in the functional integration of neurons in hippocampal circuitries.
|
| Keyword(s): | neuroscience kainate receptors electrophysiology organotypic slice cultures tissue culture hippocampus multielectrode array neuronal networks brain development epileptiform activity |
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| Kaarela_Tiina_ lisensiaatintutkielma_2022.pdf | 1.089Mb |