A critical period of neuronal activity results in aberrant neurogenesis rewiring hippocampal circuitry in a mouse model of epilepsy.
A critical period of neuronal activity results in aberrant neurogenesis rewiring hippocampal circuitry in a mouse model of epilepsy.
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DOI：
10.1038/s41467-021-21649-8
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发表时间：
2021-03-03
影响因子：
16.6
通讯作者：
Hsieh J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lybrand ZR;Goswami S;Zhu J;Jarzabek V;Merlock N;Aktar M;Smith C;Zhang L;Varma P;Cho KO;Ge S;Hsieh J
在哺乳动物海马中，成年颗粒细胞（abGC）有助于齿状回（DG）的功能。DG电路的中断会引起自发性复发性癫痫发作（SRS），这可能导致癫痫。虽然abGCs有助于局部抑制反馈回路，他们是否参与癫痫仍然难以捉摸。在这里，我们确定了一个关键窗口的活动与异常成熟的abGC特征异常树突形态，异位迁移，和SRS。重要的是，在颞叶癫痫的小鼠模型中，在这个关键时期沉默异常的abGC减少了异常树突形态、细胞迁移和SRS。使用单突触示踪剂，我们表明沉默异常abGCs减少复发CA3反向投射，并恢复适当的皮质连接到海马。此外，我们表明，GABA介导的细胞内钙离子的放大调节早期的关键时期的活动。我们的研究结果表明，异常的神经发生重新布线海马电路加重癫痫小鼠。成年出生的颗粒细胞整合在海马电路中并有助于海马功能。在这里，作者表明，神经元活动的关键时期调节异常的神经发生，以重新连接海马电路，并在癫痫小鼠模型中驱动癫痫发作。
In the mammalian hippocampus, adult-born granule cells (abGCs) contribute to the function of the dentate gyrus (DG). Disruption of the DG circuitry causes spontaneous recurrent seizures (SRS), which can lead to epilepsy. Although abGCs contribute to local inhibitory feedback circuitry, whether they are involved in epileptogenesis remains elusive. Here, we identify a critical window of activity associated with the aberrant maturation of abGCs characterized by abnormal dendrite morphology, ectopic migration, and SRS. Importantly, in a mouse model of temporal lobe epilepsy, silencing aberrant abGCs during this critical period reduces abnormal dendrite morphology, cell migration, and SRS. Using mono-synaptic tracers, we show silencing aberrant abGCs decreases recurrent CA3 back-projections and restores proper cortical connections to the hippocampus. Furthermore, we show that GABA-mediated amplification of intracellular calcium regulates the early critical period of activity. Our results demonstrate that aberrant neurogenesis rewires hippocampal circuitry aggravating epilepsy in mice. Adult-born granule cells integrate in hippocampal circuitry and contribute to hippocampal function. Here, the authors show that a critical period of neuronal activity regulates aberrant neurogenesis to rewire hippocampal circuitry and drive seizures in a mouse model of epilepsy.
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