Aktivitás- és információfüggő szinaptikus plaszticitás in vitro neuronhálózatokban = Activity- and Information-Dependent Synaptic Plasticity in Neural Networks in vitro

Szűcs, Attila and Győri, János and Jelitai, Márta and Madarász, Emília and Molnár, Gábor and Vehovszky, Ágnes (2008) Aktivitás- és információfüggő szinaptikus plaszticitás in vitro neuronhálózatokban = Activity- and Information-Dependent Synaptic Plasticity in Neural Networks in vitro. Project Report. OTKA.

Preview

PDF 43162_ZJ1.pdf Download (3MB)

Abstract

Kompakt neuronhálózatok szinaptikus szerveződését és dinamikai viselkedését tanulmányoztuk a preszinaptikus aktivitás függvényében a nagy mocsári csiga (Lymnaea stagnalis) idegrendszerében. Hagyományos és modern elektrofiziológiai mószerek alkalmazásával kerestünk olyan újszerű hálózatszerveződési elveket, amelyek a neuronok közötti szinaptikus kapcsolatok hosszútávú, finom változásait eredményezhetik. Vizsgálataink első részében részletesen jellemeztük a kardiorespiratorikus neuronok spontán működését és válaszaikat szimulált szinaptikus bemenetekre. Fő kísérleti eszközként a mintázat clamp technikát alkalmaztuk, amellyel kiválasztott preszinaptikus neuronok aktivitását tudtuk tetszőlegesen vezérelni és azok hatását kvantitatíve jellemezni a neuronhálózatban. Oszcilláló tipusú preszinaptikus tüzelési mintázatok alkalmazásakor új, frekvenciaszelektív dinamikai viselkedést mutattunk ki. Ez a rezonáns viselkedés a neuronok belső biofizikai tulajdonságainak és a szinaptikus bemenetek időviszonyainak kölcsönhatásából alakul ki. Megállapítottuk, hogy a felnőtt állatokban a neuronhálózatok szinaptikus összeköttetéseit kevésbé befolyásolják plasztikus változások, mint a neurohumorális hatások. A sejtszintű memória folyamatokban lényeges szerepet játszó neuromodulátorokkal (5-HT, DA) végzett kísérleteink a hálózat dinamikus újraszerveződését tárták fel. Eszerint a molluskákban a már kialakult szinaptikus kapcsolatok is figyelemreméltó változatosságot produkálnak, mert a neurokémiai környezet változásai folyamatosan újrakonfigurálják azokat. | In the current project we studied how presynaptic activity shapes the dynamics and synaptic organisation of compact neuronal networks in the pond snail Lymnaea stagnalis. We used both conventional and novel methods of electrophysiology seeking novel principles of plasticity, which might result in long-term, fine changes in the synaptic connectivity. In the first part of our investigation we performed a detailed characterization of the spontaneous firing patterns of cardiorespiratory neurons as well their responses to simulated synaptic inputs. We used the pattern clamp technique, which allowed us to control the activity of selected presynaptic neurons in a flexible manner. When using oscillatory presynaptic firing patterns as input we detected a novel, frequency selective dynamical behavior in several neurons of the cardiorespiratory circuit. This resonant behavior is an outcome of the interplay between the intrinsic biophysical properties of the neurons and the temporal structure of the synaptic inputs they receive. We found that in adult animals the synaptic interconnections are affected mainly by neurohormonal factors rather than by activity-dependent plastic changes. We observed dynamic reconfiguration of the neural connections in experiments with neuromodulators such as 5-HT and dopamine known to play important role in memory formation at the cellular level. Therefore, in molluscs, even mature synaptic connections display a remarkable degree of interanimal variability, reflecting the differential actions of neurochemical factors.

Actions (login required)

Edit Item