The role of KCC2 in network activity of maturing whisker-to-barrel system

Aistijärjestelmät ovat organisoituneet topografisesti. Hiirien ja rottien tuntoaistimuksia käsittelevässä somatosensorisessa järjestelmässä tämä ilmenee yksi-yhteen vastaavuutena viiksikarvojen sekä vertikaalisesti järjestäytyneiden aivokuoren (ts. korteksin) hermosolukokoelmien eli ”barrelien” välillä. Toiminnallinen kytkentä tässä viiksi-barreli systeemissä muodostuu jo ennen syntymää, mutta kyseiset neuronaaliset yhteydet kehittyvät ja kypsyvät vielä syntymän jälkeenkin. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet sekä aivojen spontaanin että ulkoisten ärsykkeiden aikaansaaman aktiivisuuden ohjaavan tätä prosessia. GABAergiset interneuronit muodostavat kytkentöjä muiden hermosolujen kanssa jo ennen syntymää. GABAergisen signaloinnin rooli varhaisen kehityksen aikana on kuitenkin vielä epäselvä. Kloridia ulos solusta kuljettavan neuronaalisen kalium-kloridi kotransportterin (KCC2) ilmentyminen lisääntyy voimakkaasti aivokuorella kahden ensimmäisen syntymän jälkeisen viikon aikana, mikä johtaa hyperpolarisoivan inhibition ilmaantumiseen. Aivokuoren interneuroneissa KCC2:n esiintyminen voidaan havaita jo hiiren syntymän aikaan. On epäselvää, mikä rooli tällä varhaisella interneuronaalisella KCC2:n ilmenemisellä on. Tämän tutkielman tarkoituksena oli tarkastella KCC2:n roolia kortikaalisten interneuroniverkostojen aktiivisuudessa perinataalivaiheen aikana. Tätä varten hyödynnettiin transgeenisiä hiiriä, joilla oli konditionaalisesti inaktivoitu Kcc2 geeni GAD2+ hermosoluissa eli interneuroneissa. Lisäksi näihin hermosoluihin oli lisätty kalsiumindikaattori GCaMP6f, mikä mahdollisti aivokuoren kalsiumaktiivisuuden määrittämisen kyseisissä interneuroneissa. Kallon läpi tapahtuva laajakenttäkalsiumkuvantaminen suoritettiin hereillä oleville hiirille niiden syntymäpäivänä. Tutkimuksessa selvisi, että spontaani, mutta ei stimuloitu, aktiivisuus oli merkittävästi alentunut poistogeenisillä eläimillä. Lisäksi aktiivisuusindusoidun transkriptiotekijä Egr1:n immunohistokemiallinen värjäys osoitti, että talamuksen verkostoaktiivisuus oli merkittävästi alentunut poistogeenisillä ja heterotsygoottisilla eläimillä, mikä viittaa subkortikaalisten alueiden osallisuuteen alentuneessa aivokuoren aktiivisuudessa. Lisäkokeita tarvitaan muiden mekanismien osuuden selvittämiseksi havaitussa aktiivisuuden muutoksessa.