In vitro ηλεκτροφυσιολογική μελέτη της συχνοτοεξαρτώμενης συναπτικής πλαστικότητας κατά μήκος του ραχιαιοκοιλιακού άξονα του ιππόκαμπου επίμυος
Ο ιππόκαμπος αποτελεί μια εγκεφαλική δομή, με λειτουργική ποικιλομορφία κατά μήκος του ραχιαίο-κοιλιακού άξονά της. Πρόσφατα διατυπώθηκε ότι ο λειτουργικός αυτός διαχωρισμός συνοδεύεται από σημαντικές εξειδικεύσεις που εμφανίζονται σε διάφορα επίπεδα του τοπικού νευρωνικού δικτύου κατά μήκος του άξο...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2019
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/12036 |
| id |
nemertes-10889-12036 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Μάθηση και μνήμη Ιππόκαμπος In vitro ηλεκτροφυσιολογία Συναπτική πλαστικότητα Learning and memory Hippocampus In vitro electrophysiology Synaptic plasticity 573.86 |
| spellingShingle |
Μάθηση και μνήμη Ιππόκαμπος In vitro ηλεκτροφυσιολογία Συναπτική πλαστικότητα Learning and memory Hippocampus In vitro electrophysiology Synaptic plasticity 573.86 Κουτσούμπα, Ανδριάνα In vitro ηλεκτροφυσιολογική μελέτη της συχνοτοεξαρτώμενης συναπτικής πλαστικότητας κατά μήκος του ραχιαιοκοιλιακού άξονα του ιππόκαμπου επίμυος |
| description |
Ο ιππόκαμπος αποτελεί μια εγκεφαλική δομή, με λειτουργική ποικιλομορφία κατά μήκος του ραχιαίο-κοιλιακού άξονά της. Πρόσφατα διατυπώθηκε ότι ο λειτουργικός αυτός διαχωρισμός συνοδεύεται από σημαντικές εξειδικεύσεις που εμφανίζονται σε διάφορα επίπεδα του τοπικού νευρωνικού δικτύου κατά μήκος του άξονα του ιππόκαμπου. Η ενδογενής ραχιαίο-κοιλιακή διαφοροποίηση μπορεί να εμπλέκεται καθοριστικά στη ρύθμιση της επεξεργασίας πληροφοριών κατά μήκος του άξονα του ιππόκαμπου. Η βραχύχρονη συναπτική πλαστικότητα (short-term plasticity-STP) εμπλέκεται σημαντικά στην επεξεργασία πληροφοριών και επομένως μπορεί να εμπλέκεται στη διαφοροποίηση των συναπτικών ιδιοτήτων κατά μήκος του ιππόκαμπου. Στην παρούσα εργασία, στοχεύσαμε στη μελέτη της βραχύχρονης συναπτικής πλαστικότητας καθώς και την πιθανή εμπλοκή της συναπτικής αναστολής στο φαινόμενο αυτό.
ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ: Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν καταγραφές πληθυσμιακών διεγερτικών μετασυναπτικών δυναμικών (field excitatory postsynaptic potentials, fEPSPs) και πληθυσμιακών δυναμικών ενέργειας (population spikes, PS) από τομές του ραχιαίου και του κοιλιακού ιππόκαμπου ενήλικων αρσενικών επίμυων. Η STP μελετήθηκε με τη χρήση ενός πρωτοκόλλου συχνοτικού ερεθισμού το οποίο εφαρμόστηκε τόσο κάτω από φυσιολογικές συνθήκες με κυμαινόμενη ένταση ερεθισμού όσο και κάτω από συνθήκες φαρμακολογικού αποκλεισμού της GABA-εργικής συναπτικής αναστολής, είτε μέσω του ανταγωνιστή των υποδοχέων GABAA πικροτοξίνη είτε με ενεργοποίηση των μ-οποιοειδών υποδοχέων.
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Τα αποτελέσματα έδειξαν διαφορετικά συχνοτο-εξαρτώμενα μοτίβα αποκρίσεων στον ραχιαίο και τον κοιλιακό ιππόκαμπο τόσο σε φυσιολογικές όσο και κάτω από το διαφορικό φαρμακολογικό χειρισμό. Γενικά, μειωμένο επίπεδο αρχικής ενεργοποίησης του δικτύου (με σχετικά ήπιο ερεθισμό) προκαλούσε αυξημένη συναπτική διευκόλυνση και στους δύο πόλους του ιππόκαμπου, ενώ αυξημένη ένταση ερεθισμού ενίσχυε την συναπτική καταστολή. Επίσης, ήπιος ερεθισμός προκαλούσε έντονη ενίσχυση της νευρωνικής διέγερσης μόνον στον ραχιαίο ιππόκαμπο. Σχετικά με την συναπτική αναστολή, τα αποτελέσματα με τον ανταγωνιστή των υποδοχέων GABAA πικροτοξίνη έδειξαν ότι η ταχεία συναπτική αναστολή εμπλέκεται καθοριστικά στην βραχύχρονη ρύθμιση τόσο της συναπτικής διαβίβασης όσο και της νευρωνικής διεγερσιμότητας και για συχνότητες 30-100 Hz στον ραχιαίο ιππόκαμπο. Σε αντίθεση, στον κοιλιακό ιππόκαμπο η συναπτική αναστολή δεν εμπλέκεται σημαντικά στην βραχύχρονη συναπτική πλαστικότητα ενώ ενίσχυε την διεγερσιμότητα σε όλες σχεδόν τις συχνότητες ερεθισμού. Επίσης, ενεργοποίηση των μ-οπιοειδών υποδοχέων ενίσχυε την πλαστικότητα τόσο της συναπτικής διαβίβασης όσο και της νευρωνικής διέγερσης στο ραχιαίο αλλά όχι στον κοιλιακό ιππόκαμπο.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: Δεδομένης της σημασίας της STP στης επεξεργασία των νευρωνικών πληροφοριών, τα αποτελέσματα αυτά υποδηλώνουν ότι η GABA-εργική αναστολή φαίνεται να εμπλέκεται σημαντικά στις διαφορετικές ιδιότητες της STP στον επιμήκη άξονα του ιππόκαμπου, ελέγχοντας σημαντικά τόσο την συναπτική διευκόλυνση όσο και την συναπτική καταστολή του ραχιαίου ιππόκαμπου ενώ στον κοιλιακό ιππόκαμπο η συναπτική αναστολή ρυθμίζει την νευρωνική έξοδο αλλά όχι την συναπτική είσοδο του τοπικού δικτύου. |
| author2 |
Παπαθεοδωρόπουλος, Κωνσταντίνος |
| author_facet |
Παπαθεοδωρόπουλος, Κωνσταντίνος Κουτσούμπα, Ανδριάνα |
| format |
Thesis |
| author |
Κουτσούμπα, Ανδριάνα |
| author_sort |
Κουτσούμπα, Ανδριάνα |
| title |
In vitro ηλεκτροφυσιολογική μελέτη της συχνοτοεξαρτώμενης συναπτικής πλαστικότητας κατά μήκος του ραχιαιοκοιλιακού άξονα του ιππόκαμπου επίμυος |
| title_short |
In vitro ηλεκτροφυσιολογική μελέτη της συχνοτοεξαρτώμενης συναπτικής πλαστικότητας κατά μήκος του ραχιαιοκοιλιακού άξονα του ιππόκαμπου επίμυος |
| title_full |
In vitro ηλεκτροφυσιολογική μελέτη της συχνοτοεξαρτώμενης συναπτικής πλαστικότητας κατά μήκος του ραχιαιοκοιλιακού άξονα του ιππόκαμπου επίμυος |
| title_fullStr |
In vitro ηλεκτροφυσιολογική μελέτη της συχνοτοεξαρτώμενης συναπτικής πλαστικότητας κατά μήκος του ραχιαιοκοιλιακού άξονα του ιππόκαμπου επίμυος |
| title_full_unstemmed |
In vitro ηλεκτροφυσιολογική μελέτη της συχνοτοεξαρτώμενης συναπτικής πλαστικότητας κατά μήκος του ραχιαιοκοιλιακού άξονα του ιππόκαμπου επίμυος |
| title_sort |
in vitro ηλεκτροφυσιολογική μελέτη της συχνοτοεξαρτώμενης συναπτικής πλαστικότητας κατά μήκος του ραχιαιοκοιλιακού άξονα του ιππόκαμπου επίμυος |
| publishDate |
2019 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/12036 |
| work_keys_str_mv |
AT koutsoumpaandriana invitroēlektrophysiologikēmeletētēssychnotoexartōmenēssynaptikēsplastikotētaskatamēkostourachiaiokoiliakouaxonatouippokampouepimyos AT koutsoumpaandriana invitroelectrophysiologicalstudyofthefrequencydependentsynapticplasticityalongtheseptotemporalaxisoftherathippocampus |
| _version_ |
1771297259245273088 |
| spelling |
nemertes-10889-120362022-09-05T14:09:13Z In vitro ηλεκτροφυσιολογική μελέτη της συχνοτοεξαρτώμενης συναπτικής πλαστικότητας κατά μήκος του ραχιαιοκοιλιακού άξονα του ιππόκαμπου επίμυος In vitro electrophysiological study of the frequency-dependent synaptic plasticity along the septotemporal axis of the rat hippocampus Κουτσούμπα, Ανδριάνα Παπαθεοδωρόπουλος, Κωνσταντίνος Βουκελάτου, Γεωργία Μητσάκου, Αδαμαντία Koutsoumpa, Andriana Μάθηση και μνήμη Ιππόκαμπος In vitro ηλεκτροφυσιολογία Συναπτική πλαστικότητα Learning and memory Hippocampus In vitro electrophysiology Synaptic plasticity 573.86 Ο ιππόκαμπος αποτελεί μια εγκεφαλική δομή, με λειτουργική ποικιλομορφία κατά μήκος του ραχιαίο-κοιλιακού άξονά της. Πρόσφατα διατυπώθηκε ότι ο λειτουργικός αυτός διαχωρισμός συνοδεύεται από σημαντικές εξειδικεύσεις που εμφανίζονται σε διάφορα επίπεδα του τοπικού νευρωνικού δικτύου κατά μήκος του άξονα του ιππόκαμπου. Η ενδογενής ραχιαίο-κοιλιακή διαφοροποίηση μπορεί να εμπλέκεται καθοριστικά στη ρύθμιση της επεξεργασίας πληροφοριών κατά μήκος του άξονα του ιππόκαμπου. Η βραχύχρονη συναπτική πλαστικότητα (short-term plasticity-STP) εμπλέκεται σημαντικά στην επεξεργασία πληροφοριών και επομένως μπορεί να εμπλέκεται στη διαφοροποίηση των συναπτικών ιδιοτήτων κατά μήκος του ιππόκαμπου. Στην παρούσα εργασία, στοχεύσαμε στη μελέτη της βραχύχρονης συναπτικής πλαστικότητας καθώς και την πιθανή εμπλοκή της συναπτικής αναστολής στο φαινόμενο αυτό. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ: Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν καταγραφές πληθυσμιακών διεγερτικών μετασυναπτικών δυναμικών (field excitatory postsynaptic potentials, fEPSPs) και πληθυσμιακών δυναμικών ενέργειας (population spikes, PS) από τομές του ραχιαίου και του κοιλιακού ιππόκαμπου ενήλικων αρσενικών επίμυων. Η STP μελετήθηκε με τη χρήση ενός πρωτοκόλλου συχνοτικού ερεθισμού το οποίο εφαρμόστηκε τόσο κάτω από φυσιολογικές συνθήκες με κυμαινόμενη ένταση ερεθισμού όσο και κάτω από συνθήκες φαρμακολογικού αποκλεισμού της GABA-εργικής συναπτικής αναστολής, είτε μέσω του ανταγωνιστή των υποδοχέων GABAA πικροτοξίνη είτε με ενεργοποίηση των μ-οποιοειδών υποδοχέων. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Τα αποτελέσματα έδειξαν διαφορετικά συχνοτο-εξαρτώμενα μοτίβα αποκρίσεων στον ραχιαίο και τον κοιλιακό ιππόκαμπο τόσο σε φυσιολογικές όσο και κάτω από το διαφορικό φαρμακολογικό χειρισμό. Γενικά, μειωμένο επίπεδο αρχικής ενεργοποίησης του δικτύου (με σχετικά ήπιο ερεθισμό) προκαλούσε αυξημένη συναπτική διευκόλυνση και στους δύο πόλους του ιππόκαμπου, ενώ αυξημένη ένταση ερεθισμού ενίσχυε την συναπτική καταστολή. Επίσης, ήπιος ερεθισμός προκαλούσε έντονη ενίσχυση της νευρωνικής διέγερσης μόνον στον ραχιαίο ιππόκαμπο. Σχετικά με την συναπτική αναστολή, τα αποτελέσματα με τον ανταγωνιστή των υποδοχέων GABAA πικροτοξίνη έδειξαν ότι η ταχεία συναπτική αναστολή εμπλέκεται καθοριστικά στην βραχύχρονη ρύθμιση τόσο της συναπτικής διαβίβασης όσο και της νευρωνικής διεγερσιμότητας και για συχνότητες 30-100 Hz στον ραχιαίο ιππόκαμπο. Σε αντίθεση, στον κοιλιακό ιππόκαμπο η συναπτική αναστολή δεν εμπλέκεται σημαντικά στην βραχύχρονη συναπτική πλαστικότητα ενώ ενίσχυε την διεγερσιμότητα σε όλες σχεδόν τις συχνότητες ερεθισμού. Επίσης, ενεργοποίηση των μ-οπιοειδών υποδοχέων ενίσχυε την πλαστικότητα τόσο της συναπτικής διαβίβασης όσο και της νευρωνικής διέγερσης στο ραχιαίο αλλά όχι στον κοιλιακό ιππόκαμπο. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: Δεδομένης της σημασίας της STP στης επεξεργασία των νευρωνικών πληροφοριών, τα αποτελέσματα αυτά υποδηλώνουν ότι η GABA-εργική αναστολή φαίνεται να εμπλέκεται σημαντικά στις διαφορετικές ιδιότητες της STP στον επιμήκη άξονα του ιππόκαμπου, ελέγχοντας σημαντικά τόσο την συναπτική διευκόλυνση όσο και την συναπτική καταστολή του ραχιαίου ιππόκαμπου ενώ στον κοιλιακό ιππόκαμπο η συναπτική αναστολή ρυθμίζει την νευρωνική έξοδο αλλά όχι την συναπτική είσοδο του τοπικού δικτύου. The hippocampus is a brain structure that displays functional diversity along its long (septotemporal or dorsoventral) axis. It has been recently revealed that the functional segregation is accompanied by important specializations that occur at various levels of local neural network along the hippocampus long axis. The intrinsic dorsoventral diversification may be crucially involved in tuning information processing along the hippocampus long axis. One of the most important mechanisms that control information processing is synaptic plasticity. Indeed, short-term synaptic plasticity (STP) is importantly involved in information processing and therefore may be involved in diversifying synaptic properties along the hippocampus. In this study, we aimed to examine short-term synaptic plasticity as well as the possible involvement of synaptic inhibition in this phenomenon. MATERIAL & METHODS: For this purpose, we used extracellular recordings of field excitatory postsynaptic potentials (fEPSPs) and population spikes (PS) from transverse slices of the dorsal and ventral segment of the hippocampus in male rats. STP was examined by applying a frequency stimulation protocol in control conditions with varying stimulation intensity and after pharmacologically-induced blockage of GABA-mediated synaptic inhibition, either by using an antagonist of GABAA receptors, picrotoxin, or by activating μ-opioid receptors. RESULTS: The results shown different frequency-dependent patterns of synaptic responses along the dorsoventral axis both in control and pharmacologically-induced conditions. In general, reduced level of initial network activation produced increased synaptic facilitation in both poles of the hippocampus, whereas increased level of initial activation caused mostly synaptic depression. Furthermore, mild stimulation, induced facilitation of the neuronal excitation only in dorsal segment. Regarding to the synaptic inhibition, the results of picrotoxin administration indicated that rapid synaptic inhibition is decisively involved in the short-term regulation of both synaptic transmission and neuronal excitability at frequencies of 30 Hz – 100 Hz in dorsal hippocampus. In contrast, in ventral hippocampus synaptic inhibition is not significantly involved in STP, while it increased the excitation in most of the applied frequencies. Additionally, activation of μ-opioid receptors enhanced the plasticity of both synaptic transmission and neuronal excitation in dorsal but not in the ventral segment. CONCLUSIONS: Given the importance of STP in the processing of neural information, these results suggest the GABA-mediated synaptic inhibition is implicated in the diversification of the STP properties along the septotemporal axis of the hippocampus, by significantly controlling both synaptic facilitation and depression of the dorsal segment, while in ventral segment synaptic inhibition modulates synaptic output rather than synaptic input of the local network. 2019-02-28T21:52:30Z 2019-02-28T21:52:30Z 2018-07-19 Thesis http://hdl.handle.net/10889/12036 gr 0 application/pdf |
