Single synaptic inputs drive high-precision action potentials in parvalbumin expressing GABA-ergic cortical neurons in vivo.
Single synaptic inputs drive high-precision action potentials in parvalbumin expressing GABA-ergic cortical neurons in vivo.
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DOI：
10.1038/s41467-018-03995-2
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发表时间：
2018-04-18
影响因子：
16.6
通讯作者：
Poulet JFA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jouhanneau JS;Kremkow J;Poulet JFA
皮质层2/3兴奋性神经元的一个定义特征是它们的稀疏活动，通常以动作电位的单线态放电。局部抑制性神经元被认为在调节稀疏性中起主要作用，但哪些细胞类型被单个兴奋性突触输入招募尚不清楚。使用多个，有针对性的，在体内的全细胞记录，我们表明，单一uEPSPs的兴奋性神经元和生长抑素表达GABA能抑制神经元的放电率几乎没有影响，但引起精确定时的动作电位在小清蛋白表达抑制神经元。尽管uEPSP衰减时间为7.8 ms，但诱发的动作电位几乎完全限于uEPSP上升相（~0.5 ms）。诱发的表达小清蛋白的神经元动作电位继续抑制局部兴奋性网络，从而为单次尖峰诱发的双突触抑制提供途径，这可能会强制执行稀疏和精确定时的皮质信号传导。在皮层的表层，兴奋性神经元通常激发单个动作电位。在这里，使用多个体内全细胞记录，作者表明，单个兴奋性突触事件可以驱动GABA能小白蛋白神经元放电，触发其他锥体神经元的抑制。
A defining feature of cortical layer 2/3 excitatory neurons is their sparse activity, often firing in singlets of action potentials. Local inhibitory neurons are thought to play a major role in regulating sparseness, but which cell types are recruited by single excitatory synaptic inputs is unknown. Using multiple, targeted, in vivo whole-cell recordings, we show that single uEPSPs have little effect on the firing rates of excitatory neurons and somatostatin-expressing GABA-ergic inhibitory neurons but evoke precisely timed action potentials in parvalbumin-expressing inhibitory neurons. Despite a uEPSP decay time of 7.8 ms, the evoked action potentials were almost completely restricted to the uEPSP rising phase (~0.5 ms). Evoked parvalbumin-expressing neuron action potentials go on to inhibit the local excitatory network, thus providing a pathway for single spike evoked disynaptic inhibition which may enforce sparse and precisely timed cortical signaling. In superficial layers of the cortex, excitatory neurons often fire single action potentials. Here, using multiple whole-cell recordings in vivo, the authors show that single excitatory synaptic events can drive GABA-ergic parvalbumin neurons to fire, triggering inhibition of other pyramidal neurons.
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