Rapid desynchronization of an electrically coupled interneuron network with sparse excitatory synaptic input.
Rapid desynchronization of an electrically coupled interneuron network with sparse excitatory synaptic input.
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DOI：
10.1016/j.neuron.2010.06.028
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发表时间：
2010-08-12
期刊：
影响因子：
16.2
通讯作者：
Silver RA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Vervaeke K;Lorincz A;Gleeson P;Farinella M;Nusser Z;Silver RA
中间神经元之间的电突触有助于大脑中的同步放电和网络振荡。然而，很少有人知道这样的网络如何响应兴奋性突触输入。为了研究这一点，我们研究了小脑输入层的电耦合高尔基细胞（GoC）。我们用免疫组织化学、电子显微镜和电生理学表明，连接蛋白36对于GoC树突之间的功能性间隙连接（GJ）是必要的。在没有一致的突触输入的情况下，GoCs同步它们的放电。与此相反，稀疏的，一致的苔藓纤维的输入触发了混合物的兴奋和抑制的GoC发射和穗desertification。抑制是由尖峰后超极化通过GJ的传播引起的。这会触发网络去极化，因为与周围细胞的异质耦合会导致尖峰相位分散。详细的网络模型预测，去极化是鲁棒的，局部的，并依赖于突触输入属性。我们的研究结果表明，GJ耦合可以是抑制性的，或者促进网络同步或触发快速网络去同步化取决于突触输入。间隙连接（GJ）是在高尔基体细胞树突之间形成的，并依赖于Cx36。GJ通过优先传播尖峰AHPs来介导环绕抑制。稀疏突触兴奋使GJ耦合的高尔基体细胞网络去极化。去极化源于网络异质性，并且是刺激依赖性的。
Electrical synapses between interneurons contribute to synchronized firing and network oscillations in the brain. However, little is known about how such networks respond to excitatory synaptic input. To investigate this, we studied electrically coupled Golgi cells (GoC) in the cerebellar input layer. We show with immunohistochemistry, electron microscopy, and electrophysiology that Connexin-36 is necessary for functional gap junctions (GJs) between GoC dendrites. In the absence of coincident synaptic input, GoCs synchronize their firing. In contrast, sparse, coincident mossy fiber input triggered a mixture of excitation and inhibition of GoC firing and spike desynchronization. Inhibition is caused by propagation of the spike afterhyperpolarization through GJs. This triggers network desynchronization because heterogeneous coupling to surrounding cells causes spike-phase dispersion. Detailed network models predict that desynchronization is robust, local, and dependent on synaptic input properties. Our results show that GJ coupling can be inhibitory and either promote network synchronization or trigger rapid network desynchronization depending on the synaptic input. ► Gap junctions (GJ) are made between Golgi cell dendrites and depend on Cx36 ► GJs mediate surround inhibition by preferentially propagating spike AHPs ► Sparse synaptic excitation desynchronizes GJ-coupled Golgi cell networks ► Desynchronization arises from network heterogeneity and is stimulus dependent
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