Input-dependent regulation of excitability controls dendritic maturation in somatosensory thalamocortical neurons.
Input-dependent regulation of excitability controls dendritic maturation in somatosensory thalamocortical neurons.
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DOI：
10.1038/s41467-017-02172-1
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发表时间：
2017-12-08
影响因子：
16.6
通讯作者：
Jabaudon D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Frangeul L;Kehayas V;Sanchez-Mut JV;Fièvre S;Krishna-K K;Pouchelon G;Telley L;Bellone C;Holtmaat A;Gräff J;Macklis JD;Jabaudon D
在发育过程中，需要来自感觉器官的输入来将神经元模式化为地形图。树突的复杂性关键地决定了这种构图过程；然而，来自外围的信号如何控制树突成熟尚不清楚。在这里，通过对小鼠丘脑皮质体感神经元感觉输入的遗传和外科操作，我们证明了膜兴奋性是树突发育的关键组成部分。结合遗传学方法，我们发现，在出生后发育过程中，N-甲基-d-天冬氨酸(NMDA)受体的消融导致Kv1.1型钾通道的表观遗传抑制，兴奋性增加，树突状细胞成熟受损。对胡须输入通路的损伤也有类似的效果。Kv1.1的过表达足以在没有感觉输入的情况下使树突状细胞成熟。因此，Kv1.1的作用是调节神经元的兴奋性，并将其保持在生理范围内，从而允许树突成熟。总之，这些结果揭示了在感觉通路的发展和可塑性中，对神经元兴奋性和树突复杂性的依赖于输入的控制。感觉输入和神经元活动是神经元正常形态发育的关键。在这里，Frangeul和他的同事们展示了膜的兴奋性是小鼠体感觉丘脑皮质神经元树突发育的关键组成部分。
Input from the sensory organs is required to pattern neurons into topographical maps during development. Dendritic complexity critically determines this patterning process; yet, how signals from the periphery act to control dendritic maturation is unclear. Here, using genetic and surgical manipulations of sensory input in mouse somatosensory thalamocortical neurons, we show that membrane excitability is a critical component of dendritic development. Using a combination of genetic approaches, we find that ablation of N-methyl-d-aspartate (NMDA) receptors during postnatal development leads to epigenetic repression of Kv1.1-type potassium channels, increased excitability, and impaired dendritic maturation. Lesions to whisker input pathways had similar effects. Overexpression of Kv1.1 was sufficient to enable dendritic maturation in the absence of sensory input. Thus, Kv1.1 acts to tune neuronal excitability and maintain it within a physiological range, allowing dendritic maturation to proceed. Together, these results reveal an input-dependent control over neuronal excitability and dendritic complexity in the development and plasticity of sensory pathways. Sensory input and neuronal activity are crucial for proper morphological development of neurons. Here, Frangeul and colleagues show that membrane excitability is a critical component of dendritic development in mouse somatosensory thalamocortical neurons.
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