Különböző típusú GABAerg interneuronok szerepe a hippokampális gamma oszcillációkban = The role of distinct types of GABAergic interneurons in hippocampal network oscillations at gamma frequency
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. | 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
