Brain State Dependent Activity in the Lateral Geniculate Nucleus

Előnézet	PDF (disszertáció) Download (2MB) | Előnézet
Előnézet	PDF (tézisfüzet) Download (218kB) | Előnézet

Magyar nyelvű absztrakt

Az agyiállapot-függő talamokortikális (TC) sejtaktivitás fontos szerepet játszik a szenzoros kódolásban, illetve agyi oszcillációkban és kognícióban. A corpus geniculatum laterale (CGL) közvetíti a vizuális információt az agykéregbe, ám a CGL állapotfüggő spontán aktivitása, ill. a vizuális kiváltott válaszai éber állatokban egyelőre nem egyértelműek. Éber, fejbefogott egerek morfológiailag és élettanilag beazonosított CGL-neuronjaiban történő pupillometriai, extracelluláris és intracelluláris mérések kombinációjából kiderül, hogy a TC-sejtek és a valószínűsíthetően lokális interneuronok fordított viszonyban vannak egymással az éberség szintjétől függően, és így egy egymást kiegészítő koalíciót képeznek. Míg a TC-neuronok aktivitása pozitívan korrelált az éberség szintjével, addig az lokális interneuronok negatívan korreláltak. Ezen kívül a talamikus sejtek vizuális kiváltott válaszainak az orientációs finomhangolása megváltozik az agyi állapotok hullámzásával. Az intracelluláris elvezetések alapján kimutattuk, hogy CGL TC-sejtjeinek membránpotenciálja szoros korrelációt mutatnak a pupillaátmérő változásaival. A kortikotalamikus visszacsatolás inaktiválásakor, amit a muscimol nevű GABAA-receptor agonista alkalmazásával értünk el a dura mater felületén, szignifikánsan csökken a korreláció az agyi állapotok és a talamikus sejtek aktivitása között. További kísérleteink alapján a laterális hypothalamusból (LH) a nucleus raphe dorsalisba (NRD) érkező GABAerg axonok fotostimulációja (Cre-dependens Channelrhodopsin-2 expressziója révén) növeli az NRD sejtjeinek a tüzelését, feltételezhetően diszinhibíción keresztül. Eredményeinket összefoglalva elmondható, hogy a CGL neuronjainak membránpotenciálja és tüzelése dinamikusan kapcsolódik az agyi állapotok váltakozásaihoz éber egerekben, aminek a funkcionális relevanciája számottevő lehet a jövőben.

Absztrakt (kivonat) idegen nyelven

Brain state dependent thalamocortical (TC) activity plays and important role in sensory coding, oscillations and cognition. The lateral geniculate nucleus (LGN) relays visual information to the cortex, but the state dependent spontaneous and visually evoked activity of LGN neurons in awake behaving animals remains controversial. In awake head-restrained mice, using a combination of pupillometry, extracellular and intracellular recordings from morphologically and physiologically identified LGN neurons we show that TC neurons and putative local interneurons are inversely related to arousal forming two complementary coalitions with TC cells being positively correlates with wakefulness, while local interneuron activity is negatively correlated. Additionally, the orientation tuning of visually evoked thalamic cell responses is altered during various brain states. Intracellular recordings indicated that the membrane potential of LGN TC neurons was tightly correlated to fluctuations in pupil size. Inactivating the corticothalamic feedback by GABAA agonist muscimol applied on the dural surface significantly diminishes the correlation between brain states and thalamic neuronal activity. Additional investigations show that by photostimulating GABAergic axons (expressing Channelrhodopsin-2 in a Cre-dependent manner) that project from the lateral hypothalamus (LH) to the dorsal raphe nucleus (DRN), neurons in the DRN increase their action potential output, presumably through disinhibition. Taken together our results show that LGN neuronal membrane potential and action potential output are dynamically linked to arousal dependent brain states in awake mice and this fact might have important functional implications.

Tétel nézet