Cellular and network mechanisms generating spontaneous population events in the immature rat hippocampus

Show simple item record

dc.contributor Helsingin yliopisto, lääketieteellinen tiedekunta, biolääketieteen laitos fi
dc.contributor University of Helsinki, Faculty of Medicine, Institute of Biomedicine en
dc.contributor Helsingfors universitet, medicinska fakulteten, biomedicinska institutionen sv
dc.contributor University of Helsinki, Faculty of Biosciences, Department of Biological and Environmental Sciences en
dc.contributor.author Sipilä, Sampsa
dc.date.accessioned 2010-11-25T11:16:27Z
dc.date.available 2010-11-25T11:16:27Z
dc.date.issued 2006-06-16
dc.identifier.uri URN:ISBN:952-10-3224-3 fi
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10138/20181
dc.description.abstract Distinct endogenous network events, generated independently of sensory input, are a general feature of various structures of the immature central nervous system. In the immature hippocampus, these type of events are seen as "giant depolarizing potentials" (GDPs) in intracellular recordings in vitro. GABA, the major inhibitory neurotransmitter of the adult brain, has a depolarizing action in immature neurons, and GDPs have been proposed to be driven by GABAergic transmission. Moreover, GDPs have been thought to reflect an early pattern that disappears during development in parallel with the maturation of hyperpolarizing GABAergic inhibition. However, the adult hippocampus in vivo also generates endogenous network events known as sharp (positive) waves (SPWs), which reflect synchronous discharges of CA3 pyramidal neurons and are thought to be involved in cognitive functions. In this thesis, mechanisms of GDP generation were studied with intra- and extracellular recordings in the neonatal rat hippocampus in vitro and in vivo. Immature CA3 pyramidal neurons were found to generate intrinsic bursts of spikes and to act as cellular pacemakers for GDP activity whereas depolarizing GABAergic signalling was found to have a temporally non-patterned facilitatory role in the generation of the network events. Furthermore, the data indicate that the intrinsic bursts of neonatal CA3 pyramidal neurons and, consequently, GDPs are driven by a persistent Na+ current and terminated by a slow Ca2+-dependent K+ current. Gramicidin-perforated patch recordings showed that the depolarizing driving force for GABAA receptor-mediated actions is provided by Cl- uptake via the Na-K-C1 cotransporter, NKCC1, in the immature CA3 pyramids. A specific blocker of NKCC1, bumetanide, inhibited SPWs and GDPs in the neonatal rat hippocampus in vivo and in vitro, respectively. Finally, pharmacological blockade of the GABA transporter-1 prolonged the decay of the large GDP-associated GABA transients but not of single postsynaptic GABAA receptor-mediated currents. As a whole the data in this thesis indicate that the mechanism of GDP generation, based on the interconnected network of bursting CA3 pyramidal neurons, is similar to that involved in adult SPW activity. Hence, GDPs do not reflect a network pattern that disappears during development but they are the in vitro counterpart of neonatal SPWs. en
dc.description.abstract Väitöstyössä selvitettiin kehittyvässä hippokampuksessa ilmenevän sisäsyntyisen hermoverkkoaktiivisuuden syntymekanismi. Hippokampus eli aivoturso on aivokuoren alue, joka osallistuu aikuisella pitkäketoisen muistin tallentamiseen. Jo 1980-luvulta lähtien on tiedetty, että varhaisessa yksilönkehityksen vaiheessa hippokampus tuottaa aistiärsykkeistä riippumatonta sisäsyntyistä hermoverkkoaktiviisuutta. Tällainen aktiivisuus ilmenee samanaikaisesti useissa hermosoluissa jättiläismäisina depolaroivina kalvopotentiaaleina. Sen on ajateltu vaikuttavan hermosolukytkentöjen muodostumiseen ja häviävän yksilönkehityksen aikana. Vuosikymmenien ajan on kuitenkin tiedetty, että myös aikuisen hippokampus tuottaa sisäsyntyistä hermosoluaktiivisuutta, niinsanottuja teräviä aaltoja. Väitöstyössä tehdyt mittaukset rotan poikasista osoittivat, että pyramidisoluihin kuuluvat tahdistinsolut synnyttävät varhaisen hippokampaalisen hermoverkkoaktiivisuuden rytmin. Tämä sama perusmekanismi synnyttää myös aikuisiässä hippokampuksen terävät aallot. Väitöstyössä myös osoitettiin, että kypsissä hermosoluissa aktiivisuutta estävä välittäjäaine, gamma-aminovoihappo (GABA), kiihdyttää tahdistinsolujen rytmiä epäkypsässä hippokampuksessa. Lisäksi väitöstyössä selvitettiin GABA:n kiihdyttävän luonteen aiheuttava ionikuljettajamekanismi ja tahdistinsolujen rytmin määrävät ionikanavamekanismit, sekä havaittiin että GABA:n soluunotto lyhentää GABA-vasteita jättiläismäisten depolaroivien kalvopotentiaalien aikana. Väitöstyön tulosten perusteella voidaan päätellä, että varhaisessa yksilönkehityksen vaiheessa ilmenevä hippokampaalinen rytmi ei häviä iän myötä vaan heijastaa pitkäkestoisen muistin tallentamiseen osallistuvan hermoverkkoaktiivisuuden, terävien aaltojen, kypsymistä. fi
dc.language.iso en
dc.publisher Helsingin yliopisto fi
dc.publisher University of Helsinki en
dc.publisher Helsingfors universitet sv
dc.relation.isformatof Yliopistopaino, Helsinki: Sampsa Sipilä, 2006, University Biomedical Dissertations. 1457-8433 fi
dc.relation.isformatof URN:ISBN:952-10-3223-5 fi
dc.rights Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty. fi
dc.rights This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. en
dc.rights Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden. sv
dc.subject neurobiologia fi
dc.title Cellular and network mechanisms generating spontaneous population events in the immature rat hippocampus en
dc.title.alternative Kehittyvän hippokampuksen sisäsyntyisen hermoverkkoaktiivisuuden syntymekanismi fi
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Doktorsavhandling (sammanläggning) sv
dc.ths Kaila, Kai
dc.ths Voipio, Juha
dc.opn Ylinen, Aarne
dc.type.dcmitype Text

Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
cellular.pdf 1.684Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record