Determinants of sparse activity in neocortex

新皮质稀疏活动的决定因素

基本信息

  • 批准号:
    10375925
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 54.31万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-02-15 至 2026-11-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

ABSTRACT Synaptic plasticity in neocortical neurons is intimately tied to learning and memory. Decades of research in acute brain slices have characterized the patterns of spike timing required to evoke synaptic change in minute detail, but it remains unknown whether these conditions occur and are sufficient to drive synaptic plasticity in the living brain. Indeed, in vivo recordings indicate that neocortical neurons live in an environment of profound inhibition that lowers overall firing rates and prevents plasticity. How then do cortical neurons escape this inhibition to encounter appropriate conditions for plasticity during learning? New evidence suggests that parvalbumin (PV) GABAergic neurons may play a dominant role in regulating cortical activity and controlling network rewiring, particularly at the early stages of learning. Using a multiwhisker stimulus coupled to a water reward, we have developed a paradigm for sensory association learning that drives rapid changes in excitatory synaptic strength in mouse barrel cortex. Importantly, our new data indicate that PV output to neocortical pyramidal neurons is markedly suppressed at the earliest stages of sensory training. Our experiments will integrate in vivo and acute brain slice recordings to test the hypothesis that PV neurons are a dominant regulator of sensory- evoked activity in mouse barrel cortex. We propose that reward-related acetylcholine release indirectly suppresses PV neural firing to depress PV output and increase sensory-evoked activity during learning. Our experiments will identify mechanisms for cortical disinhibition that facilitate experience-dependent synaptic plasticity in sensory cortex.
抽象的 新皮质神经元的突触可塑性与学习和记忆密切相关。几十年来 对急性脑切片的研究已经表征了唤起神经所需的尖峰时间模式 突触的微小细节发生变化,但仍不清楚这些情况是否发生以及 足以驱动活体大脑中的突触可塑性。事实上,体内记录表明 新皮质神经元生活在一个深度抑制的环境中,从而降低了整体放电 率并防止可塑性。那么皮层神经元如何逃脱这种抑制而遇到 学习过程中可塑性的适当条件?新证据表明小清蛋白 (PV) GABA能神经元可能在调节皮质活动和控制中起主导作用 网络重新布线,特别是在学习的早期阶段。使用多晶须刺激 结合水奖励,我们开发了一种感觉联想学习的范例 驱动小鼠桶状皮层兴奋性突触强度的快速变化。重要的是,我们的 新数据表明,新皮质锥体神经元的 PV 输出在 感觉训练的最早阶段。我们的实验将整合体内和急性大脑 切片记录来检验PV神经元是感觉的主要调节器的假设 诱发小鼠桶状皮层的活动。我们建议奖励相关的乙酰胆碱释放 间接抑制 PV 神经放电,从而降低 PV 输出并增加感觉诱发 学习期间的活动。我们的实验将确定皮质去抑制的机制 促进感觉皮层中依赖于经验的突触可塑性。

项目成果

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