The temporal pattern of synaptic activation determines the longevity of structural plasticity at dendritic spines.
The temporal pattern of synaptic activation determines the longevity of structural plasticity at dendritic spines.
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DOI：
10.1016/j.isci.2023.106835
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发表时间：
2023-06-16
期刊：
影响因子：
5.8
通讯作者：
Israely, Inbal
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Argunsah, Ali Ozgur;Israely, Inbal
学习被认为涉及单个突触的生理和结构变化。突触可塑性主要是使用常规刺激模式进行研究，但大脑中的神经元活动通常遵循泊松分布。我们使用双光子成像和谷氨酸uncaging调查的结构可塑性的单树突棘使用自然的激活模式从泊松分布采样。我们发现，自然激活模式引起的结构可塑性，这是NMDAR和蛋白质合成依赖。此外，我们发现，结构可塑性的寿命是依赖于时间结构的自然模式。最后，我们发现，在交付的自然活动，脊柱经历了快速的结构增长，预测寿命的可塑性。这在有规律间隔的活动中没有观察到。这些数据表明，相同数量的突触刺激的不同时间组织可以产生相当不同的短期和长期持久的结构可塑性。自然主义刺激的模式决定可塑性的寿命自然主义模式诱导的可塑性需要NMDAR和蛋白质合成自然主义刺激期间的脊柱生长预测可塑性的寿命分子生物学;神经科学;分子神经科学
Learning is thought to involve physiological and structural changes at individual synapses. Synaptic plasticity has predominantly been studied using regular stimulation patterns, but neuronal activity in the brain normally follows a Poisson distribution. We used two-photon imaging and glutamate uncaging to investigate the structural plasticity of single dendritic spines using naturalistic activation patterns sampled from a Poisson distribution. We showed that naturalistic activation patterns elicit structural plasticity that is both NMDAR and protein synthesis-dependent. Furthermore, we uncovered that the longevity of structural plasticity is dependent on the temporal structure of the naturalistic pattern. Finally, we found that during the delivery of the naturalistic activity, spines underwent rapid structural growth that predicted the longevity of plasticity. This was not observed with regularly spaced activity. These data reveal that different temporal organizations of the same number of synaptic stimulations can produce rather distinct short and long-lasting structural plasticity. The pattern of the naturalistic stimulation determines the longevity of plasticity Plasticity induced by naturalistic patterns requires NMDARs and protein synthesis Spine growth during naturalistic stimulation predicts the longevity of the plasticity Molecular biology; Neuroscience; Molecular neuroscience
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