Intrinsic plasticity of CA1 neurons in rat
Plasticité de l'excitabilité des neurones de la région CA1 de rat
Résumé
It has been previously shown in pyramidal neurons of CA1 that in addition to long term synaptic plasticity, tetanus protocols (HFS/LFS) of afferent input induced a synergic plasticity of integration of synaptic potentials. In this context, we have addressed the following questions: 1) are changes on dendritic integration associated to STDP? 2) what are the mechanisms of facilitation of integration expression observed after LTP? and 3) does synaptic activity also induce persistent changes in excitability of GABAergic interneurones?
Our results show that the STDP rule defined for synaptic plasticity is also valid for plasticity of integration and perfectly describes the changes in the amplitude-slope relation of the EPSP observed in parallel. These changes are input specific and require NMDA receptor activation.
Plasticity of integration involves modifications of voltage-gated ions channels present at the neuronal surface. A local dendritic, NMDAR-dependent reduction of Ih current is observed during the increase in integration associated to LTP. In the presence of pharmacological blockers of Ih, LTP is still induced but facilitation of integration is no more observed. Finally, an increase in integration similar to that observed after LTP is induced when h conductance is reduced in the dendrite by using the Fast Dynamic Clamp technique.
Changes in neuronal excitability is not limited to pyramidal neurons and we show that an increase in intrinsic excitability, dependent upon type I mGluR activation, is also observed in some interneurons of CA1 after HFS. This increase in excitability probably maintains the balance between excitation and inhibition in the hippocampic network by facilitating the recruitment of interneurons after hyperactivity.
Our results show that in addition to changes in synaptic efficacy, change in intrinsic plasticity participate to long-lasting storage processes and probably maintain neuronal activity in a physiological range.
Our results show that the STDP rule defined for synaptic plasticity is also valid for plasticity of integration and perfectly describes the changes in the amplitude-slope relation of the EPSP observed in parallel. These changes are input specific and require NMDA receptor activation.
Plasticity of integration involves modifications of voltage-gated ions channels present at the neuronal surface. A local dendritic, NMDAR-dependent reduction of Ih current is observed during the increase in integration associated to LTP. In the presence of pharmacological blockers of Ih, LTP is still induced but facilitation of integration is no more observed. Finally, an increase in integration similar to that observed after LTP is induced when h conductance is reduced in the dendrite by using the Fast Dynamic Clamp technique.
Changes in neuronal excitability is not limited to pyramidal neurons and we show that an increase in intrinsic excitability, dependent upon type I mGluR activation, is also observed in some interneurons of CA1 after HFS. This increase in excitability probably maintains the balance between excitation and inhibition in the hippocampic network by facilitating the recruitment of interneurons after hyperactivity.
Our results show that in addition to changes in synaptic efficacy, change in intrinsic plasticity participate to long-lasting storage processes and probably maintain neuronal activity in a physiological range.
Il a été préalablement montré dans les neurones pyramidaux de CA1 qu'en plus d'une plasticité synaptique à long terme, les protocoles de tétanisation des afférences (HFS/LFS) induisent une plasticité synergique de l'intégration des messages synaptiques. Dans ce contexte, nous avons abordé les questions suivantes: 1) des changements d'intégration dendritiques sont-ils associés à la STDP ? 2) quels sont les mécanismes d'expression de la facilitation de l'intégration observée après la LTP ? et 3) dans quelle mesure l'activité synaptique induit des changements persistants de l'excitabilité des interneurones GABAergiques ?
Nos résultats montrent que la règle préétablie de STDP pour la plasticité synaptique est aussi valide pour la plasticité de l'intégration et décrit aussi parfaitement les changements de la relation amplitude/pente des PPSE observés en parallèle. Ces changements sont spécifiques de la voie synaptique activée et nécessitent l'activation des récepteurs NMDA.
La plasticité de l'intégration met en jeu une régulation des conductances voltage-dépendantes présentes à la surface neuronale. Une réduction locale dendritique, NMDAR-dépendante du courant Ih est observée lors de l'augmentation d'intégration associée à la LTP. En présence de bloqueurs pharmacologiques du courant Ih, la LTP est toujours présente mais la facilitation de l'intégration n'est plus observée. Finalement, une facilitation de l'intégration similaire à celle observée après induction de la LTP est induite quand la conductance h est réduite dans la dendrite par la technique de courant imposé dynamique en temps réel.
Des changements de l'excitabilité neuronale ne sont pas restreints aux neurones pyramidaux et nous montrons qu'une augmentation de l'excitabilité intrinsèque, dépendante des récepteurs mGluR de type I est également observée dans certains interneurones GABAergiques de CA1 après une HFS. Cette augmentation d'excitabilité pourrait permettre de maintenir l‘équilibre entre excitation et inhibition au sein du réseau hippocampique en facilitant le recrutement des interneurones à la suite d'épisodes d'hyperactivité.
Nos résultats montrent donc qu'en parallèle des modifications de l'efficacité synaptique, des modifications de l'excitabilité intrinsèque des neurones peuvent participer au processus de stockage de l'information et permettent également de maintenir l'activité neuronale à un niveau physiologique.
Nos résultats montrent que la règle préétablie de STDP pour la plasticité synaptique est aussi valide pour la plasticité de l'intégration et décrit aussi parfaitement les changements de la relation amplitude/pente des PPSE observés en parallèle. Ces changements sont spécifiques de la voie synaptique activée et nécessitent l'activation des récepteurs NMDA.
La plasticité de l'intégration met en jeu une régulation des conductances voltage-dépendantes présentes à la surface neuronale. Une réduction locale dendritique, NMDAR-dépendante du courant Ih est observée lors de l'augmentation d'intégration associée à la LTP. En présence de bloqueurs pharmacologiques du courant Ih, la LTP est toujours présente mais la facilitation de l'intégration n'est plus observée. Finalement, une facilitation de l'intégration similaire à celle observée après induction de la LTP est induite quand la conductance h est réduite dans la dendrite par la technique de courant imposé dynamique en temps réel.
Des changements de l'excitabilité neuronale ne sont pas restreints aux neurones pyramidaux et nous montrons qu'une augmentation de l'excitabilité intrinsèque, dépendante des récepteurs mGluR de type I est également observée dans certains interneurones GABAergiques de CA1 après une HFS. Cette augmentation d'excitabilité pourrait permettre de maintenir l‘équilibre entre excitation et inhibition au sein du réseau hippocampique en facilitant le recrutement des interneurones à la suite d'épisodes d'hyperactivité.
Nos résultats montrent donc qu'en parallèle des modifications de l'efficacité synaptique, des modifications de l'excitabilité intrinsèque des neurones peuvent participer au processus de stockage de l'information et permettent également de maintenir l'activité neuronale à un niveau physiologique.