Udział synaps elektrycznych w generowaniu hipokampalnego rytmu theta in vivo

Henryk Gołebiewski; Barbara Eckersdorf; Jan Konopacki

doi:10.18778/1730-2366.03.15

Authors

Henryk Gołebiewski Uniwersytet Łódzki, Katedra Neurobiologii
Barbara Eckersdorf Uniwersytet Łódzki, Katedra Neurobiologii
Jan Konopacki Uniwersytet Łódzki, Katedra Neurobiologii

DOI:

https://doi.org/10.18778/1730-2366.03.15

Keywords:

rytm theta, synapsy elektryczne, in vivo

Abstract

W obecnych doświadczeniach badano rol. synaps elektrycznych formacji hipokampa w generowaniu lokalnie rejestrowanego rytmu theta u swobodnie poruszających się kotów. Dohipokampalne mikroiniekcje karbenoksolonu oraz chininy (30|ag/l „ 1) odwracalnie obniżały amplitudę i moc hipokampalnego rytmu theta występującego spontanicznie, jak i wywołanego drażnieniem czuciowym czy elektrycznym formacji siatkowatej śródmózgowia. Hamujący wpływ ujawnił się w 30 minut po mikroiniekcji i obserwowany był przez około 9 godzin od podania każdego z zastosowanych środków farmakologicznych. Następnie oba parametry aktywności rytmicznej stopniowo wracały do wartości kontrolnych. Częstotliwość rytmu nie ulegała zmianom przez cały czas doświadczeń. Wyniki uzyskane w obecnych badaniach dostarczają pierwszych bezpośrednich dowodów wskazujących na istotny udział synaps elektrycznych formacji hipokampa w mechanizmach synchronizacji leżących u podstaw generowania rytmu theta w warunkach in vivo.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Bennett M .V .L. (1997) Gap junctions as electrical synapses. J. Neurocytology. 26: 349-466.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1023/A:1018560803261

Bland В. H. (2000) The medial septum: node of the ascending brainstem hippocampal synchronizing pathways. W: Numan R. (ed). The behavioral neuroscience of the septal region. Springer-Verlag, New York, s. 115-145.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4612-1302-4_6

Bland B.H. (1986) The physiology and pharmacology of hippocampal theta rhythm s. Prog. Neurobiol. 26: 1-54.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1016/0301-0082(86)90019-5

Bland В .H., Oddie S.D. (2001) Theta band oscillation and synchrony in the hippocampal formation and associated structures: the case for its role in sensorimotor integration. Behav. Brain Res. 127: 119-136.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1016/S0166-4328(01)00358-8

Bland B. H., Colom L.V. (1993) Extrinsic and intrinsic properties underlying oscillation and synchrony in limbic cortex. Prog. Neurobiol. 41: 157-208.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1016/0301-0082(93)90007-F

Carlen P .L., Skinner F., Z hang L., Naus C., Koshnir M., Velasquez J.L .P. (2000) The role of gap junctions in seizures. Brain Res. Rev. 32: 235-241.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1016/S0165-0173(99)00084-3

Cascio W .E., Yang H., Muller-Borer B.J., Johnson T.A. (2005) Ischemia-induced arrhythmia: the role of connexins, gap junctions, and attendant changes in impulse propagation. J. Electrocardiol. 38: 55-59.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1016/j.jelectrocard.2005.06.019

Draguhn A., Traub R.D., Shmilz D., Jefferys G.R. (1998) Electrical coupling underlies high- frequency oscillations in the hippocampus in vitro. Nature 394: 189-192.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1038/28184

Gołębiewski H. (2005) Rola przegrody w generowaniu hipokampalnego rytmu theta u kota. Wydawnictw o Uniwersytetu Łódzkiego, s. 7-43.
Google Scholar

Gołębiewski H., Eckersdor B., Konopacki J. (2005) The effect of gap junction blockage on hippocampal theta activity. Acta Neurobiol. Exp. 65: 325.
Google Scholar

Gołębiewski H., Eckersdor ß„ Konopacki J. (2002) Septal cholinergic mediation of hippocampal theta in the cat. Brain Res. Bull. 49: 407-412.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1016/S0361-9230(99)00068-4

Jahrom i S.S., Wentland K., Piran S., Carlen P.L. (2002) Anticonvulsant actions of gap junctional blockers in an in vitro seizure model. J. Neurophysiol. 88: 1893-1902.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1152/jn.2002.88.4.1893

Jasper H., Ajmone-Marsan C. A. (1954) A stereotaxic atlas of the diencephalon of the cat. National Research Council of Canada, Ottawa.
Google Scholar

Jellinck P. H., Monder C., McEwan В. S., Sakai R.R. (1993) Differential inhibition of beta- hydroxysteroid dehydrogenase by carbenoxolone in rat brain regions and peripheral tissues. J. Steroid. Biochem. Mol. Biol. 46: 209-213.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1016/0960-0760(93)90296-9

Konopacki J. (1998) Theta-like activity in the limbic cortex in vitro. Neurosci. Biobehav. Rev.22: 311-323.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1016/S0149-7634(97)00017-1

Konopacki J., Bland B.H., Dyck R. (2003) Intracellular recording and labeling of neurons in midline structures of the rat brain in vivo using sharp electrodes. J. Neurosci. Meth. 127: 85-93.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1016/S0165-0270(03)00126-2

Konopacki J., Kowalczyk T., Gołębiewski II. (2004) Electrical coupling underlies theta oscillations recorded in hippocampal formation slices. Brain Res. 1019: 270-274.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1016/j.brainres.2004.05.083

Kumar N.M ., Gilula N.B. (1986) Cloning and characterisation of hum an and rat liver cDNAs encoding for a gap junction protein. J. Cell Biol. 103: 767-776.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1083/jcb.103.3.767

MacVicar B.A., Dudek F.E. (1981) Electronic coupling between pyram idal cells: A direct demonstration in rat hippocampal slices. Science 213: 782-785.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1126/science.6266013

Miller R. (1991) W: Braitenberg V., Barlow H. B., Bullock T. H., Florey E., Grusser O. J., Peters A.(eds.). Cortico-hippocampal interplay and the representation of contexsts in the brain. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, s. 35-127.
Google Scholar

Nowacka A., Jurkowlaniec E., Trojniar W. (2002) Microinjection of procaine into the pedunculopontine tegmental nucleus suppresses hippocampal theta rhythm in urethane- anesthetized rats. Brain Res. Bull., 58: 377-384.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1016/S0361-9230(02)00801-8

Robertson J.D. (1963) The occurrence of the subunit pattern in the unit membrane of club endings in the Mauthner cell synapses in gold fish brains. J. Cell Biol. 19: 201-221
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1083/jcb.19.1.201

Rodriguez-Sinovas A., Garcia-Dorado D., uiz-Meana M., Soler-Soler J. (2004) Enhanced effect of gap junction uncouplers on m acroscopic electrical properties of reperfused myocardium ../. Physiol. 15;559: 245-257.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1113/jphysiol.2004.065144

Ross F.M, Gwyn P., Spanswiek D., Davies S.N. (2000) Carbenoxolone depresses spontaneous epileptiform activity in the CA1 region of rat hippocampal slices. Neuroscience 100: 789-796.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1016/S0306-4522(00)00346-8

Spray D. C., Rosental R., Srinivas M. (2002) Prospects of rational development of pharmacological gap junction channcl blockers. Curr. Drug Targ. 3: 455-464.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.2174/1389450023347353

Stcriade M., Gloor P., Linas R. R., Lopes Da Silva F. H., M esulam M. M. (1990) Basic mechanism s of cerebral rhythmic activities. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 61: 982-993.
Google Scholar

Traub R.D., Bibbing A., Fisahn A., LeBeau F.E.N., Whittington M. Buhl A.E.H. (2000) A model of gamma frequency network oscillations induced in the rat CA3 region by carbachol in vitro. Europ. J. Neurosci. 12: 4093-4106.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1046/j.1460-9568.2000.00300.x

Traub R.D., Draguhn A., Whittington M.A., Baldeweg T., Bibbing A., Buhl E.H., Schmitz D. (2002) Axonal gap junctions between principal neurons: A novel source of network oscillations, and perhaps epileptogenesis. Rev. Neurosci. 13: 1-30.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1515/REVNEURO.2002.13.1.1

Traub R.D., Whittington M.A., Buhl E.H., LeBeau F.E.N., Bibbing A., Boyd S., Cross H„ Baldeweg T. (2001) A possible role for gap junction in generation of very fast EEG oscillations preceding the onset of, and perhaps initiating, seizures, Epilepsia 42: 153-170.
Google Scholar DOI: https://doi.org/10.1046/j.1528-1157.2001.4220153.x