Különböző típusú GABAerg interneuronok szerepe a hippokampális gamma oszcillációkban
Title in English
The role of distinct types of GABAergic interneurons in hippocampal network oscillations at gamma frequency
Panel
Neurosciences
Department or equivalent
Lendület Laboratory of Network Neurophysiology (Institute of Experimental Medicine)
Participants
Káli, Szabolcs Németh, Beáta Pálhalmi, János Zemankovics, Rita
Starting date
2005-01-01
Closing date
2008-12-31
Funding (in million HUF)
10.725
FTE (full time equivalent)
14.20
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
A kérgi neuronhálózatokban megfigyelt gamma (30-100 Hz) oszcillációk alapvető szerepet játszanak olyan kognitív folyamatokban, mint pl. a szenzoros információfeldolgozás. Funkciójuk megértéséhez ismernünk kell a neuronhálózatokat alkotó serkentő és gátlósejtek viselkedését ill. szerepét az oszcillációk kialakításában. Pályázatunk célja a hippokampális ideghálózatok szinkronizált működését kialakító sejtszintű mechanizmusok felderítése volt. In vitro farmakológiailag indukált oszcillációk során vizualizált patch-clamp méréstechnika segítségével megállapítottuk, hogy a hippokampusz CA3 régiójában keletkező gamma oszcillációkat a gyorsan tüzelő kosársejtek és a piramissejtek időben összehangolt kisülése generálja szinaptikus visszacsatolás révén. A hippokampusz CA1 régiójába a gamma oszcilláció előrecsatoló gátlással terjed át a CA3 régióból. Mindkét régióban a gátlósejtek oszcillációhoz viszonyított fáziskapcsolt tüzelését a rájuk érkező szinaptikus serkentés, míg a piramissejtek kisülését a szinaptikus gátlás határozta meg. Kifejlesztettünk egy szabadalmi bejelentéssel védett szeletkamrát in vitro mérésekhez, melyben az agyszeletek oxigénellátása megközelíti az in vivo körülményeket. Az eredményeinknek klinikai vonatkozása is elképzelhető, hiszen az epilepszia tünetcsoportban tapasztalt hiperszinkonitás kialakulásában is kulcsfontosságú szerepet játszhatnak a gyorsan tüzelő kosársejtek, amely gátlósejtek működésének célzott szabályozása egy potenciális gyógyszercélpont lehet.
Results in English
Cortical network oscillations at gamma (30-100 Hz) frequencies were suggested to be linked to several cognitive tasks including sensory processing. To understand the role of oscillations in neuronal operation, the behavior and the function of different neuronal types during oscillatory activities need to be revealed. The aim of our project was to uncover the basic cellular mechanisms generating synchronous network activities in hippocampal neuronal circuitries. The combination of visualized patch-clamp recordings with pharmacologically-induced in vitro oscillations allowed us to determine that in CA3 hippocampal region the precisely timed discharge of fast spiking basket cells and pyramidal cells could generate the gamma oscillations via a synaptic feed-back loop. The gamma oscillation emerged intrinsically in CA3 propagates to CA1 via feed-forward inhibition. In both regions, the phase-coupled firing of inhibitory cells was controlled by synaptic excitation, whereas the discharge of pyramidal cells was primarily determined by synaptic inhibition. For in vitro recordings we developed a new type of slice chamber protected by a patent, where the oxygen supply of brain slices approaches the in vivo circumstances. Our results also have clinical relevance implying the pivotal role of fast spiking basket cells in hypersynchrony during epileptic discharges, therefore the modulation of the fast spiking basket cell operation might be a novel target for drug development.
Zemankovics R; Kali S; Borhegyi ZS; Paulsen O; Shigemoto R; Freund TF; Hajos N: Distinct properties of Ih can explain the difference in subthreshold resonance of pyramidal cells and interneurons in the hippocampus, A 149.4 FENS 2006 Abstract book, 2006
Gulyas AI; Kieffer BL; Freund TF; Hajos N: mu-opiate receptor agonist modulates fast network oscillation in the CA3 region of hippocampal slices., IBRO 2007 Melbourne, 2007
Zemankovics R; Veres J; Oren I; Paulsen O; Freund TF; Hájos N: Firing properties and synaptic inputs of CA1 neurons during hippocampal gamma oscillations in vitro., 182.29 FENS Abstarct book, 2008
Hájos N: Cellular basis of gamma oscillations in the hippocampus., 231.1 FENS Abstarct book, 2008
Hajos N: Cellular mechanisms of gamma frequency oscillations in the hippocampus, MITT konferencia, 2009
Káli S; Freund TF: A network model of hippocampal theta oscillations reproducing field potential and single unit recording data., 047.14. FENS Abstarct book, 2008, 2008
Rózsa B;Katona G; Kaszás A; Turi GF; Chiovini B; Hájos N; Tamás G; Vizi ES: Roller Coaster Scanning Revealed a New Type of Dendritic Spike, MITT konferencia, 2009
Chiovini B;Turi GF; Katona G; Kaszás A;Vizi ES; Hájos N; Rózsa B: Imaging of neuronal activity in thick slices., MITT konferencia, 2009
Mann EO; Suckling JM; Hajos N; Greenfield SA; Paulsen O: Perisomatic feedback inhibition underlies cholinergically induced fast network oscillations in the rat hippocampus in vitro., Neuron 45:105-17, 2005
Oren I; Mann EO; Paulsen O; Hájos N: Synaptic currents in anatomically identified CA3 neurons during hippocampal gamma oscillations in vitro., The Journal of Neuroscience 26:9923-34, 2006
Hájos N: Dual superfusion slice chamber, Magyar Szabadalmi Hivatal P0800703 sz. szabadalmi bejelentés és U0800212 sz. használati mintaoltalom, 2008
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Agykéreg Kutatócsoport (MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet), Új kutatóhely: Hálózat-Idegélettan Kutatócsoport (MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet).
