Persistent Sodium Current Mediates the Steep Voltage Dependence of Spatial Coding in Hippocampal Pyramidal Neurons.
Persistent Sodium Current Mediates the Steep Voltage Dependence of Spatial Coding in Hippocampal Pyramidal Neurons.
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DOI：
10.1016/j.neuron.2018.05.025
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发表时间：
2018-07-11
期刊：
影响因子：
16.2
通讯作者：
Spruston N
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hsu CL;Zhao X;Milstein AD;Spruston N
哺乳动物的海马体使用根据动物的位置（“位置细胞”）和许多其他行为和认知变量放电的神经元形成认知地图。这些神经元的反应由它们的突触前输入和它们的突触后整合的性质形成。在CA1锥体神经元中，在体内的空间反应表现出惊人的超线性依赖于基线膜电位。这种非线性细胞计算的生物物理机制是未知的。在这里，通过在体外，在体内，和在硅片的方法相结合，我们表明，持续的钠电流介导强膜电位依赖的位置细胞活动。这种电流在低于动作电位阈值的膜电位下工作，持续时间长达数秒，介导突触反应的强大和快速可逆放大，从而驱动位置细胞放电。因此，我们确定了一种生物物理机制，塑造了组成海马认知地图的神经元的编码特性。海马体使用“位置细胞”编码经验。Hsu等人表明，它们的放电通过持续的钠电流通过膜电位的微小变化进行快速且可逆的调节，从而提供了一种生物物理机制，通过该机制行为可以影响位置细胞的放电。
The mammalian hippocampus forms a cognitive map using neurons that fire according to an animal’s position (‘place cells’) and many other behavioral and cognitive variables. The responses of these neurons are shaped by their presynaptic inputs and the nature of their postsynaptic integration. In CA1 pyramidal neurons, spatial responses in vivo exhibit a strikingly supralinear dependence on baseline membrane potential. The biophysical mechanisms underlying this nonlinear cellular computation are unknown. Here, through a combination of in-vitro, in-vivo, and in-silico approaches, we show that persistent sodium current mediates the strong membrane-potential dependence of place-cell activity. This current operates at membrane potentials below action potential threshold and over seconds-long timescales, mediating powerful—and rapidly reversible—amplification of synaptic responses, which drive place-cell firing. Thus, we identify a biophysical mechanism that shapes the coding properties of neurons composing the hippocampal cognitive map. The hippocampus encodes experience using ‘place cells’. Hsu et al. show that their firing is rapidly and reversibly regulated by small changes in membrane-potential through persistent sodium current, thus providing a biophysical mechanism by which behavior can influence place-cell firing.
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