Perisomatic excitatory innervation on parvalbumin basket cells in the dentate gyrus. Role of semilunar granule cells in the dentate gyrus circuitry and involvement in epilepsy

El giro dentado es una estructura cortical que cumple una importante función en la consolidación de la memoria espacial y el aprendizaje. Ha sido objeto de numerosos estudios, debido a su especial susceptibilidad de ser dañado en procesos como epilepsia de lóbulo temporal o isquemia (para una revisión: Amaral et al., 2007). Ampliar el conocimiento de su circuitería local, así como de su modulación, es esencial para poder entender con más claridad por qué es una región tan susceptible de convertirse en foco de crisis epilépticas, así como de las consecuencias de este fenómeno. Se sabe que las interneuronas basket parvalbúmina tienen un papel esencial en la regulación del correcto funcionamiento del giro dentado. Al inervar de forma perisomática a las células granulares y presentar un umbral de disparo bastante bajo, son capaces de mantener inhibidas a una población amplia de células granulares y sincronizar su disparo. Las células granulares, células principales del giro dentado, juegan un papel muy importante en la patogénesis de la epilepsia del lóbulo temporal (Houser, 1992). Aunque en la mayoría de modelos experimentales de epilepsia estas células no sufren daño celular, sí participan en la remodelación de la circuitería local derivada de una crisis epiléptica. Los axones de las células granulares – las llamadas fibras musgosas – generan colaterales axónicas que proyectan de forma aberrante a la capa molecular interna del giro dentado, fenómeno conocido como “sprouting”. En condiciones normales, las células granulares reciben contactos sinápticos por parte de otra población de células glutamatérgicas presentes en el hilus, las células musgosas. Una de las hipótesis más aceptada para explicar la remodelación de la circuitería local del giro dentado sugeriría que la pérdida de las células musgosas (muy susceptibles de sufrir daño celular tras crisis epiléptica) y la consecuente pérdida de su inervación excitadora sobre las células granulares en la región de la capa molecular interna, favorecería el establecimiento de nuevas conexiones sinápticas entre las colaterales aberrantes de las fibras musgosas y las dendritas de las propias células granulares. De este modo, se generaría un circuito excitador recurrente difícil de controlar por el sistema inhibidor local. Por otra parte, otra de las hipótesis comúnmente aceptadas para explicar el hecho de que el giro dentado se convierta con tanta facilidad en foco de nuevas crisis epilépticas es la conocida como “hipótesis de las dormant basket cells” (Sloviter, 1991). En ella se postula que aunque en la mayoría de los modelos de epilepsia experimental no parece haber una reducción del número de interneuronas basket parvalbúmina, sí se produce una pérdida de su capacidad inhibidora debido a la pérdida del input excitador recibido de las células musgosas. Este hecho daría lugar a un fallo en la inhibición del circuito excitador recurrente de las células granulares, y por tanto facilitaría que el giro dentado se convirtiese en foco epiléptico. Sin embargo, este fenómeno no se cumple en todos los modelos de epilepsia experimental (Buckmaster et al., 2000). Se ha demostrado que esta población de interneuronas basket parvalbúmina está inervada en animales control por fibras Timm-positivas pertenecientes posiblemente a las células granulares (Blasco-Ibáñez et al., 2000), y que esta inervación aumenta en situación de epilepsia experimental (Kotti et al., 1997), por lo que no habría motivo a priori para que disminuya su función inhibidora. Una mejor comprensión de la importancia relativa de cada uno de los dos inputs excitadores que reciben las interneuronas basket parvalbúmina (de las células musgosas y de las células granulares) sería esencial para poder interpretar el funcionamiento del giro dentado en situación normal y tras las alteraciones producidas tras status epilepticus. Recientemente ha sido caracterizado con mayor detalle un tipo de célula granular que ya fue descrito originalmente por Ramón y Cajal (1911). Estas células granulares, denominadas semilunares (Williams et al., 2007; Larimer and Strowbridge, 2010), se sitúan en el borde entre el estrato molecular interno y externo, y presentan colaterales en la capa granular, como las granulares que inervan a las células parvalbúmina. Sus dendritas en la capa molecular externa son más extensas que las de las células granulares típicas. Aunque son también glutamatérgicas y excitan monosinápticamente a interneuronas del hilus y a las células musgosas, sus características electrofisiológicas son diferentes de las células granulares típicas. El número y localización de estas células las convertirían en un candidato plausible a ser el tipo de célula granular que inerva las células parvalbúmina. De acuerdo a lo expuesto anteriormente, establecemos como hipótesis de trabajo que las células granulares semilunares son las encargadas del control perisomático de las interneuronas parvalbúmina del giro dentado. Por tanto, nuestro objetivo principal es estudiar los diferentes inputs excitadores perisomáticos sobre interneuronas parvalbúmina en el giro dentado, y confirmar el origen de esta inervación por parte de las células granulares semilunares. En segundo lugar, nos propusimos integrar a las células granulares semilunares en la circuitería local desde un punto de vista anatómico. Finalmente, estudiamos las posibles implicaciones de esta inervación en diferentes modelos de epilepsia animal. Los objetivos parciales de esta tesis son: - Estudio del input excitador sobre las interneuronas parvalbúmina del giro dentado. Análisis cuantitativo mediante microscopía confocal del número de especializaciones postsinápticas excitadoras e inhibidoras en la región perisomática de las interneuronas parvalbúmina del giro dentado. - Estudio del input perisomático por parte de las células musgosas sobre las interneuronas parvalbúmina en el giro dentado a nivel de microscopía confocal y electrónica. - Estudio del input perisomático excitador por parte de las células granulares típicas y semilunares a nivel de microscopía óptica y electrónica. - Estudio del número de células granulares ectópicas y semilunares, y estudio de su presencia durante el desarrollo postnatal. - Caracterización morfológica de las células granulares semilunares del giro dentado. - Caracterización neuroquímica de las células granulares semilunares y las células granulares ectópicas mediante estudios de colocalización de diferentes marcadores en animales transgénicos con expresión de la proteína YFP por parte de células excitadoras. - Estudio del input excitador e inhibidor que reciben las células granulares semilunares, a nivel de microscopía óptica y electrónica. - Estudio de la supervivencia y actividad de las células granulares semilunares, células musgosas e interneuronas parvalbúmina en tres modelos diferentes de epilepsia experimental: kindling inducido con pentylenetetrazole, status epilepticus inducido con ácido kaínico y DEDTC, y status epilepticus inducido con pilocarpina. En primer lugar se estudió la inervación perisomática excitadora sobre las interneuronas parvalbúmina, primero en comparación con la inhibidora, y seguidamente por parte de dos posibles candidatos expuestos anteriormente: las células musgosas del hilus y las células granulares localizadas en la capa molecular interna del giro dentado y que por su morfología se han denominado “células granulares semilunares”. Para cumplir este objetivo parcial, se llevó a cabo un estudio del input sináptico que reciben las interneuronas basket parvalbúmina a nivel de microscopía confocal y, para evitar posibles confusiones debidas a falsos positivos, a nivel de microscopía electrónica. Nuestros resultados indican que las interneuronas parvalbúmina-positivas reciben contactos sinápticos en la capa molecular interna por parte de las células musgosas, pero no en la región perisomática. Sin embargo, sí encontramos que una misma célula granular semilunar establecía múltiples contactos sinápticos en las dendritas de la capa molecular interna y tronco dendrítico de las interneuronas parvalbúmina-positivas, lo que parece corroborar que el principal control excitador perisomático sobre esta población de interneuronas es establecido por células granulares, y más concretamente, por una subpoblación de éstas: las células granulares semilunares. Una vez hallada esta inervación, nuestro siguiente objetivo fue caracterizar a esta población de células granulares semilunares, utilizando para ello diferentes aproximaciones. En primer lugar, llevamos a cabo un estudio de sus características morfológicas. Nuestros resultados indican que las células granulares semilunares forman una población heterogénea a pesar de que comparten un patrón de arborización dendrítica mucho más extenso que las granulares típicas. Las características morfológicas más llamativas son: (1) del cuerpo celular salen varias dendritas principales, en lugar de una sola dendrita apical como es el caso de las granulares típicas; (2) las dendritas se extienden en paralelo a la capa de células granulares hasta que empiezan a dirigirse hacia la fisura hipocámpica; (3) algunas dendritas atraviesan el estrato granular; y (4) el segmento inicial del axón sale en ocasiones de una de las dendritas en lugar del soma (hecho muy poco frecuente en las granulares típicas). Sin embargo, ninguna de estas características parecía ser identificativa de las células granulares semilunares encargadas de la inervación de las interneuronas basket parvalbúmina. Un análisis de Sholl de células semilunares llenadas intracelularmente muestra un patrón de arborización muy diferente al de las células granulares típicas, como era de esperar. Sin embargo, no hemos encontrado mediante esta técnica ningún patrón que permita diferenciar inequívocamente diferentes subpoblaciones dentro de las células granulares semilunares. El estudio de estas células a nivel de microscopía electrónica no reveló ninguna diferencia significativa a nivel cualitativo respecto a los orgánulos intracelulares, si bien una mayor presencia de aparato de Golgi. Sin embargo, sí observamos la presencia puntual de pequeñas protrusiones somáticas similares a espinas, pero que sólo en un muy bajo porcentaje reciben sinapsis excitadoras. La presencia de protrusiones somáticas similares a espinas también se observó en células llenadas intracelularmente. La siguiente aproximación, dado que el análisis morfológico no había sido concluyente para distinguir la subpoblación de células semilunares de nuestro interés, fue un estudio fenotípico de estas células. Para ello, utilizamos un animal transgénico en el que la proteína YFP se expresa bajo el promotor Thy1, resultando en un marcaje específico de neuronas principales, incluidas las semilunares. El análisis de colocalización a nivel de microscopía confocal de las células semilunares YFP-positivas con marcadores de células principales (CAMKII), células granulares (Prox1), y dada su diferente dinámica del calcio respecto a las granulares típicas, con proteínas ligantes de calcio (PV, CB y CR) tampoco nos permitió una distinción inequívoca de esta población de células. El péptido CART tampoco nos permitió definir la población de células granulares semilunares. A continuación, dado que se ha descrito que las células granulares semilunares reciben mayor inervación por parte de las células musgosas, comprobamos si este hecho se traduce en una mayor expresión del marcador de actividad celular pan-Fos en condiciones normales. Nuestros resultados indican que hay una mayor proporción de células semilunares c-Fos-positivas respecto al total de semilunares, que células granulares típicas c-Fos positivas respecto al total de células granulares. La presencia de botones perisomáticos parvalbúmina-positivos sobre las células granulares semilunares nos hicieron establecer como nuevo objetivo el estudio de la inervación perisomática que éstas reciben. Para ello, combinamos estudios a nivel de microscopía óptica, confocal y electrónica, así como trazado de conexiones mediante la inyección intracraneal del trazador anterógrado BDA10KDa. Nuestros resultados indican que hay una inervación perisomática inhibidora sobre las células granulares semilunares por parte de las interneuronas parvalbúmina y CCK, así como una inervación perisomática excitadora por fibras procedentes principalmente de los núcleos supramamilares. Dada la elevada expresión de c-Fos por parte de las células granulares semilunares, y la inervación perisomática excitadora que reciben, planteamos si después de una sobreexcitación moderada se produce una activación selectiva de la población de células granulares semilunares. Para ello, analizamos de forma separada la acción de diferentes fármacos pro-convulsivos a dosis subconvulsivas: pentylenetetrazole, DEDTC y ácido kaínico. Nuestros resultados indican que hay una inducción de la expresión de c-Fos en las células semilunares en condiciones de excitación moderada. Otro de los objetivos parciales planteados inicialmente en el proyecto de tesis era estudiar el comportamiento de las interneuronas parvalbúmina, células musgosas y células granulares semilunares en modelo de epilepsia experimental. Para ello, estudiamos la supervivencia de estas poblaciones celulares mediante los siguientes modelos de epilepsia experimental: status epilepticus inducido por ácido kaínico, status epilepticus inducido por pilocarpina, y modelo de kindling inducido por pentylenetetrazole. Los resultados obtenidos indican que hay una pérdida de células musgosas (pequeña y progresiva en el caso de kindling mediante pentylenetetrazole), pero no de células granulares semilunares ni de interneuronas parvalbúmina. DISCUSIÓN El presente trabajo intenta profundizar en los conocimientos existentes de la circuitería local del giro dentado. Ya existían datos previos de la existencia de una inervación sobre las interneuronas basket parvalbúmina por parte de fibras zincérgicas (Blasco-Ibáñez et al., 2000). Sin embargo, en el presente estudio se ha caracterizado por primera vez la fuente de esta inervación, que corresponde a las células granulares semilunares. Dado su escaso número y su localización ectópica, las células granulares semilunares han sido obviadas en la mayor parte de estudios anatómicos y funcionales del giro dentado. Recientemente han aparecido estudios centrados en sus propiedades fisiológicas (Williams et al., 2007; Larimer and Strowbridge, 2010). Estos trabajos permiten entender la implicación de las células semilunares en la circuitería local del giro dentado, resaltando que son capaces de mantener su frecuencia de disparo durante largos periodos de tiempo, induciendo estados activados del hilus y aumentando la excitación de las células musgosas (Larimer and Strowbridge, 2010). Además se ha comprobado que durante estos estados también ocurre una inhibición persistente en las células granulares, pero no hay datos relativos a la posible circuitería responsable de este hecho. Nuestros resultados evidencian a nivel anatómico que las células granulares semilunares controlan perisomáticamente a la población de interneuronas basket parvalbúmina del estrato granular. Esta inervación podría ser la responsable de la inhibición persistente encontrada en las células granulares. Además, el control de las interneuronas basket parvalbúmina del giro dentado también tendría como consecuencia la regulación del disparo de las células granulares y por tanto del primer paso en la vía trisináptica del hipocampo. La supervivencia de las células semilunares en modelo de epilepsia, junto con la muerte de las células musgosas, implicaría que las células granulares perderían el circuito excitador establecido con las células musgosas, pero no el circuito inhibitorio debido a las células basket parvalbúmina (mediada por las células semilunares). De este modo, en estadíos iniciales tras status epilepticus, el giro dentado permanecería silente. Solo cuando aparece el fenómeno de sprouting, el circuito inhibidor local perdería su capacidad de controlar el loop excitador recurrente y el giro dentado acabaría convirtiéndose en foco epiléptico. De forma paralela, nuestros datos indican que las células granulares semilunares reciben una inervación perisomática diferente a las células granulares típicas. La inervación aferente de otras estructuras corticales, como es el caso de los núcleos supramamilares, de forma selectiva sobre subpoblaciones de células semilunares, parece estar relacionada con una función diferente de las células semilunares respecto a las granulares. Las células semilunares se encuentran, por tanto, en una ubicación única para regular el correcto funcionamiento del giro dentado, modulando los circuitos feed-back y feed-forward que se establecen. Nuestro intento por dilucidar si todas las células semilunares participan en el control excitador de las interneuronas parvalbúmina, o bien si solo una pequeña subpoblación de células semilunares es la encargada de establecer esta inervación, ha resultado infructuoso. Las técnicas de que disponemos no nos han permitido distinguir inequívocamente diferente subpoblaciones dentro de las células semilunares. La inexistencia de un marcador característico conocido para esta subpoblación de células dificulta su estudio, así como las conclusiones que podemos extraer de los resultados obtenidos. Sin embargo, sí hemos logrado obtener una caracterización morfológica y fenotípica general, así como una primera piedra en su integración en la circuitería del giro dentado. Las conclusiones derivadas de la tesis se resumen en: 1. Las interneuronas parvalbúmina reciben un input perisomático excitador importante a nivel cuantitativo. 2. La inervación perisomática excitadora sobre las interneuronas parvalbúmina por parte de las células musgosas es despreciable en comparación con el input perisomático excitador total que reciben. 3. El input excitador mayoritario sobre interneuronas parvalbúmina en el giro dentado proviene de fibras Timm-positivas. 4. Las células parvalbúmina situadas en el estrato granular reciben mayor inervación Timm positiva que las situadas en el estrato molecular. 5. Las células granulares semilunares son la fuente de la inervación Timm-positiva sobre las interneuronas parvalbúmina del giro dentado. 6. Las células granulares semilunares presentes en la capa molecular interna y en el borde con la capa granular representan aproximadamente un 2% de la población total de células granulares del giro dentado. Son más frecuentes en el ápex del giro dentado, así como a medida que avanzamos a niveles más ventrales. Además, dentro de un mismo nivel, son más abundantes en la capa suprapiramidal respecto a la infrapiramidal. 7. Las células granulares semilunares presentan características morfológicas que las diferencian de las células granulares típicas: su cuerpo celular se encuentra en la capa molecular interna, y extienden sus dendritas ocupando una región más amplia en la capa molecular. Sus axones viajan a través de la capa molecular interna, en paralelo al estrato de somas hasta que lo atraviesan hasta llegar al hilus, donde establecen varias colaterales axónicas en su camino al estrato lucido de CA3. Presentan además colaterales axónicas en la capa granular. Una subpoblación de células granulares presentan dendritas que atraviesan el hilus, en otras ocasiones el axón parte de una dendrita principal, y en general presentan espinas somáticas con mayor frecuencia que las granulares típicas. 8. Las células granulares semilunares expresan marcadores de células principales (CAMKII) y de células granulares maduras (calbindina y Prox1). No expresan selectivamente CART o proteínas ligantes de calcio como parvalbúmina o calretinina. 9. Las células granulares semilunares están más activas en general, según muestran marcadores de actividad celular c-Fos y pan-Fos. 10. Las células granulares semilunares reciben inervación inhibidora de las dos poblaciones de interneuronas cuya diana es la región perisomática: parvalbúmina y CCK. 11. Las fibras procedentes de los núcleos supramamilares, inervan a las células granulares semilunares de forma selectiva, independientemente de su situación en la capa molecular. 12. La inducción de sobreexcitación moderada en el giro dentado mediante el quelante de Zn+2 DEDTC induce la expresión de c-Fos por parte de las células granulares semilunares sin inducir de modo generalizado la activación de las células granulares. 13. Las células granulares semilunares y las interneuronas parvalbúmina son resistentes al daño celular en modelos de epilepsia inducidos por pilocarpina, ácido kaínico o pentylenetetrazole. 14. Los cambios observados en el modelo de kindling inducido con pentylenetetrazole son lentos y progresivos. Se produce una pérdida de células musgosas, y un aumento de la expresión de parvalbúmina por parte de las interneuronas de los cestos. La población de interneuronas somatostatina no se ve afectada en estas condiciones

Excitation of Diverse Classes of Cholecystokinin Interneurons in the Basal Amygdala Facilitates Fear Extinction

There is growing evidence that interneurons (INs) orchestrate neural activity and plasticity in corticoamygdala circuits to regulate fear behaviors. However, defining the precise role of cholecystokinin-expressing INs (CCK INs) remains elusive due to the technical challenge of parsing this population from CCK-expressing principal neurons (CCK PNs). Here, we used an intersectional genetic strategy in CCK-Cre;Dlx5/6-Flpe double-transgenic mice to study the anatomical, molecular and electrophysiological properties of CCK INs in the basal amygdala (BA) and optogenetically manipulate these cells during fear extinction. Electrophysiological recordings confirmed that this strategy targeted GABAergic cells and that a significant proportion expressed functional cannabinoid CB1 receptors; a defining characteristic of CCK-expressing basket cells. However, immunostaining showed that subsets of the genetically-targeted cells expressed either neuropeptide Y (NPY; 29%) or parvalbumin (PV; 17%), but not somatostatin (SOM) or Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII)-α. Further morphological and electrophysiological analyses showed that four IN types could be identified among the EYFP-expressing cells: CCK/cannabinoid receptor type 1 (CB1R)-expressing basket cells, neurogliaform cells, PV+ basket cells, and PV+ axo-axonic cells. At the behavioral level, in vivo optogenetic photostimulation of the targeted population during extinction acquisition led to reduced freezing on a light-free extinction retrieval test, indicating extinction memory facilitation; whereas photosilencing was without effect. Conversely, non-selective (i.e., inclusive of INs and PNs) photostimulation or photosilencing of CCK-targeted cells, using CCK-Cre single-transgenic mice, impaired extinction. These data reveal an unexpectedly high degree of phenotypic complexity in a unique population of extinction-modulating BA INs

Total number and ratio of GABAergic neuron types in the mouse lateral and basal amygdala

GABAergic neurons are key circuit elements in cortical networks. Despite growing evidence showing that inhibitory cells play a critical role in the lateral (LA) and basal (BA) amygdala functions, neither the number of GABAergic neurons nor the ratio of their distinct types has been determined in these amygdalar nuclei. Using unbiased stereology, we found that the ratio of GABAergic neurons in the BA (22%) is significantly higher than in the LA (16%) in both male and female mice. No difference was observed between the right and left hemispheres in either sex. In addition, we assessed the ratio of the major inhibitory cell types in both amygdalar nuclei. Using transgenic mice and a viral strategy for visualizing inhibitory cells combined with immunocytochemistry, we estimated that the following cell types together compose the vast majority of GABAergic cells in the LA and BA: axo-axonic cells (5.5%-6%), basket cells expressing parvalbumin (17%-20%) or cholecystokinin (7%-9%), dendrite-targeting inhibitory cells expressing somatostatin (10%-16%), NPY-containing neurogliaform cells (14%-15%), VIP and/or calretinin-expressing interneuron-selective interneurons (29%-38%), and GABAergic projection neurons expressing somatostatin and neuronal nitric oxide synthase (5.5%-8%). Our results show that these amygdalar nuclei contain all major GABAergic neuron types as found in other cortical regions. Furthermore, our data offer an essential reference for future studies aiming to reveal changes in GABAergic cell number and in inhibitory cell types typically observed under different pathologic conditions, and to model functioning amygdalar networks in health and disease. SIGNIFICANCE STATEMENT GABAergic cells in cortical structures, as in the lateral and basal nucleus of the amygdala, have a determinant role in controlling circuit operation. In this study, we provide the first estimate for the total number of inhibitory cells in these two amygdalar nuclei. In addition, our study is the first to define the ratio of the major GABAergic cell types present in these cortical networks. Taking into account that hyperexcitability in the amygdala, arising from the imbalance between excitation and inhibition typifies many altered brain functions, including anxiety, post-traumatic stress disorder, schizophrenia, and autism, uncovering the number and ratio of distinct amygdalar inhibitory cell types offers a solid base for comparing the changes in inhibition in pathologic brain states

Characterization of Ageing- and Diet-Related Swine Models of Sarcopenia and Sarcopenic Obesity

Sarcopenia and sarcopenic obesity are currently considered major global threats for health and well-being. However, there is a lack of adequate preclinical models for their study. The present trial evaluated the suitability of aged swine by determining changes in adiposity, fatty acids composition, antioxidant status and lipid peroxidation, development of metabolic disturbances and structural changes in tissues and organs. Iberian sows with clinical evidence of aging-related sarcopenia were fed a standard diet fulfilling their maintenance requirements or an obesogenic diet for 100 days. Aging and sarcopenia were related to increased lipid accumulation and cellular dysfunction at both adipose tissue and non-adipose ectopic tissues (liver and pancreas). Obesity concomitant to sarcopenia aggravates the condition by increasing visceral adiposity and causing dyslipidemia, insulin resistance and lipotoxicity in non-adipose tissues. These results support that the Iberian swine model represents certain features of sarcopenia and sarcopenic obesity in humans, paving the way for future research on physiopathology of these conditions and possible therapeutic targets

Fear learning and aversive stimuli differentially change excitatory synaptic transmission in perisomatic inhibitory cells of the basal amygdala

Inhibitory circuits in the basal amygdala (BA) have been shown to play a crucial role in associative fear learning. How the excitatory synaptic inputs received by BA GABAergic interneurons are influenced by memory formation, a network parameter that may contribute to learning processes, is still largely unknown. Here, we investigated the features of excitatory synaptic transmission received by the three types of perisomatic inhibitory interneurons upon cue-dependent fear conditioning and aversive stimulus and tone presentations without association. Acute slices were prepared from transgenic mice: one group received tone presentation only (conditioned stimulus, CS group), the second group was challenged by mild electrical shocks unpaired with the CS (unsigned unconditioned stimulus, unsigned US group) and the third group was presented with the CS paired with the US (signed US group). We found that excitatory synaptic inputs (miniature excitatory postsynaptic currents, mEPSCs) recorded in distinct interneuron types in the BA showed plastic changes with different patterns. Parvalbumin (PV) basket cells in the unsigned US and signed US group received mEPSCs with reduced amplitude and rate in comparison to the only CS group. Coupling the US and CS in the signed US group caused a slight increase in the amplitude of the events in comparison to the unsigned US group, where the association of CS and US does not take place. Excitatory synaptic inputs onto cholecystokinin (CCK) basket cells showed a markedly different change from PV basket cells in these behavioral paradigms: only the decay time was significantly faster in the unsigned US group compared to the only CS group, whereas the amplitude of mEPSCs increased in the signed US group compared to the only CS group. Excitatory synaptic inputs received by PV axo-axonic cells showed the least difference in the three behavioral paradigm: the only significant change was that the rate of mEPSCs increased in the signed US group when compared to the only CS group. These results collectively show that associative learning and aversive stimuli unpaired with CS cause different changes in excitatory synaptic transmission in BA perisomatic interneuron types, supporting the hypothesis that they play distinct roles in the BA network operations upon pain information processing and fear memory formation

Role of age and comorbidities in mortality of patients with infective endocarditis

[Purpose]: The aim of this study was to analyse the characteristics of patients with IE in three groups of age and to assess the ability of age and the Charlson Comorbidity Index (CCI) to predict mortality. [Methods]: Prospective cohort study of all patients with IE included in the GAMES Spanish database between 2008 and 2015.Patients were stratified into three age groups:<65 years,65 to 80 years,and ≥ 80 years.The area under the receiver-operating characteristic (AUROC) curve was calculated to quantify the diagnostic accuracy of the CCI to predict mortality risk. [Results]: A total of 3120 patients with IE (1327 < 65 years;1291 65-80 years;502 ≥ 80 years) were enrolled.Fever and heart failure were the most common presentations of IE, with no differences among age groups.Patients ≥80 years who underwent surgery were significantly lower compared with other age groups (14.3%,65 years; 20.5%,65-79 years; 31.3%,≥80 years). In-hospital mortality was lower in the <65-year group (20.3%,<65 years;30.1%,65-79 years;34.7%,≥80 years;p < 0.001) as well as 1-year mortality (3.2%, <65 years; 5.5%, 65-80 years;7.6%,≥80 years; p = 0.003).Independent predictors of mortality were age ≥ 80 years (hazard ratio [HR]:2.78;95% confidence interval [CI]:2.32–3.34), CCI ≥ 3 (HR:1.62; 95% CI:1.39–1.88),and non-performed surgery (HR:1.64;95% CI:11.16–1.58).When the three age groups were compared,the AUROC curve for CCI was significantly larger for patients aged <65 years(p < 0.001) for both in-hospital and 1-year mortality. [Conclusion]: There were no differences in the clinical presentation of IE between the groups. Age ≥ 80 years, high comorbidity (measured by CCI),and non-performance of surgery were independent predictors of mortality in patients with IE.CCI could help to identify those patients with IE and surgical indication who present a lower risk of in-hospital and 1-year mortality after surgery, especially in the <65-year group

Semilunar Granule Cells Are the Primary Source of the Perisomatic Excitatory Innervation onto Parvalbumin-Expressing Interneurons in the Dentate Gyrus

We analyzed the origin and relevance of the perisomatic excitatory inputs on the parvalbumin interneurons of the granule cell layer in mouse. Confocal analysis of the glutamatergic innervation showed that it represents ~50% of the perisomatic synapses that parvalbumin cells receive. This excitatory input may originate from granule cell collaterals, the mossy cells, or even supramammillary nucleus. First, we assessed the input from the mossy cells on parvalbumin interneurons. Axon terminals of mossy cells were visualized by their calretinin content. Using multicolor confocal microscopy, we observed that less than 10% of perisomatic excitatory innervation of parvalbumin cells could originate from mossy cells. Correlative light and electron microscopy revealed that innervation from mossy cells, although present, was indeed infrequent, except for those parvalbumin cells whose somata were located in the inner molecular layer. Second, we investigated the potential input from supramammillary nucleus on parvalbumin cell somata using anterograde tracing or immunocytochemistry against vesicular glutamate transporter 2(VGLUT2) and found only occasional contacts. Third, we intracellularly filled dentate granule cells in acute slice preparations using whole-cell recording and examined whether their axon collaterals target parvalbumin interneurons. We found that typical granule cells do not innervate the perisomatic region of these GABAergic cells. In sharp contrast, semilunar granule cells (SGCs), a scarce granule cell subtype often contacted the parvalbumin cell soma and proximal dendrites. Our data, therefore, show that perisomatic excitatory drive of parvalbumin interneurons in the granular layer of the dentate gyrus is abundant and originates primarily from SGCs

Properties and dynamics of inhibitory synaptic communication within the CA3 microcircuits of pyramidal cells and interneurons expressing parvalbumin or cholecystokinin

Different hippocampal activity patterns are determined primarily by the interaction of excitatory cells and different types of interneurons. To understand the mechanisms underlying the generation of different network dynamics the properties of synaptic transmission need to be uncovered. Perisomatic inhibition has been shown to be critical for the generation of sharp wave-ripples, gamma oscillations as well as pathological epileptic activities. Therefore, we decided to quantitatively and systematically characterize the temporal properties of the synaptic transmission between perisomatic inhibitory neurons and pyramidal cells in the CA3 area of mouse hippocampal slices, using action potential patterns recorded during physiological and pathological network states. PV+ and CCK+ interneurons had distinct intrinsic physiological features. Interneurons of the same type formed reciprocally connected subnetworks, while the connectivity between interneuron classes was sparse. The characteristics of unitary interactions depended on the identity of both synaptic partners, while the short-term plasticity of synaptic transmission depended mainly on the presynaptic cell type. PV+ interneurons showed frequency-dependent depression, while more complex dynamics characterized the output of CCK+ interneurons. We quantitatively captured the dynamics of transmission at these different types of connection with simple mathematical models, and described in detail the response to physiological and pathological discharge patterns. Our data suggest that the temporal propeties of PV+ interneuron transmission may contribute to sharp wave-ripple generation. These findings support the view that intrinsic and synaptic features of PV+ cells make them ideally suited for the generation of physiological network oscillations, while CCK+ cells implement more subtle, graded control in the hippocampus. This article is protected by copyright. All rights reserved