Abnormal cortical activity leads to misallocation of GABAergic interneurons in the mouse neonatal brain.

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202106032475
Title: Abnormal cortical activity leads to misallocation of GABAergic interneurons in the mouse neonatal brain.
Author: Kallo, Henna
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2021
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202106032475
http://hdl.handle.net/10138/330569
Thesis level: master's thesis
Degree program: Neurotieteen maisteriohjelma
Master's Programme in Neuroscience
Magisterprogrammet i neurovetenskap
Specialisation: Neurotiede
Neuroscience
Neurovetenskap
Abstract: Aivojen kehityksen aikana GABAergiset hermosolut, joita kutsutaan myös interneuroneiksi, kulkeutuvat tangentiaalisesti aivokuoren eli korteksin ulkopuolelta subpalliumista aivokuorelle eli palliumiin. Aivokuorelle hajaantumisen jälkeen, interneuronit aloittavat radiaalisen migraation kohti lopullista sijaintiaan korteksilla. Vaikka radiaalista migraatiota on tutkittu laajasti, migraatiota säätelevät mekanismit tunnetaan edelleen suhteellisen huonosti. Tutkimme, miten aivokuoren aktiivisuuden manipulaatio vaikuttaa kortikaalisten GABAergisten hermosolujen radiaaliseen migraatioon sekä allokaatioon kehittyvien hiirten aivoissa. Tähän tarkoitukseen hyödynsimme sensorista deprivaatiota trimmaamalla viikset 2-5 päivän ikäisiltä GAD67-GFP hiiriltä, minkä jälkeen suoritimme solulaskennan viiden ja kymmenen päivän ikäisten hiirten aivoista tehdyistä aivoleikkeistä. Lisäksi live-kuvansimme hermosolujen migraatiota kahden päivän ikäisten SST- ja 5HT3aR-hiirten aivoista leikatuissa organotyyppisissä leikkeissä yhden päivän leikeviljelyn jälkeen. Pääsääntöisesti nämä kaksi hiirilinjaa edustavat GABAergisten hermosolujen kahta eri alatyyppiä. Live-kuvantaminen yhdistettiin aktiivisuuden manipulaatioon hyödyntämällä erilaisia yhdisteitä sekä Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs (DREADD) -teknologiaa. Solulaskenta unilateraalisen sensorisen deprivaation jälkeen paljasti GAD67-positiivisten hermosolujen epätavallisen allokaation korteksin syvimpiin kerroksiin viiksistä tulevaa informaatiota käsittelevällä sensorisella aivokuorella viiden päivän ikäisten hiirten aivoissa. Live-kuvannettujen interneuronien kulkureittien analyysi osoitti muutoksia 5HT3aR-positiivisten interneuroneiden saltatorisessa migraatiokäyttäytymisessä, kun aivokuoren kerroksen 2/3 elektroporoidut GFP-GCaMP3-mCherry-hM3Dq hermosolut aktivoitiin klotsapiini-N-oksidilla (CNO). Tämän lisäksi, havaitsimme liikkuvien interneuroneiden motiliteetin alentuneen KCC2-inhibiittorille altistetuissa organotyyppisissä leikkeissä. KCC2-inhibiittori muuttaa GABAA-reseptorivälitteistä transmissiota. Meidän tuloksemme viittaavat siihen, että aivojen aktiivisuudella on tärkeä rooli myöhään syntyneiden interneuroneiden radiaalisen migraation edistämisessä syntymän jälkeisten ensimmäisten päivien aikana.During the brain development, GABAergic neurons, also referred as interneurons, migrate tangentially from the subpallium to the pallium. After intracortical dispersion, the interneurons start radial migration towards their final location in the cortex. Although the radial migration of interneurons is extensively studied, mechanisms guiding the migration remain relatively unknown. Here we studied how manipulation of cortical activity affects the radial migration and allocation of the cortical GABAergic neurons in the developing mouse brain. For this purpose, we utilized whisker trimming induced sensory deprivation in GAD67-GFP mice at postnatal days 2-5 (P2-P5) followed by cell counting in brain slices derived from P5 and P10-aged mice. In addition, we performed live-imaging of migrating neurons in organotypic cultures derived from P2 SST-TdTomato and 5HT3aR-GFP mice and cultured for 1 day in vitro. These two mouse lines roughly represent early- and late-born subpopulations of the GABAergic neurons. Live-imaging was accompanied by activity manipulations using different drugs and the Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs (DREADD) technology. Analysis of the interneurons’ allocation on the barrel cortex after the unilateral sensory deprivation revealed misallocation of GAD67+ neurons on deep cortical layers of the contralateral hemisphere of the ablation group at P5. Analysis of the tracks from the live-imaged migrating interneurons revealed altered saltatory movement behaviour of 5HT3aR+ interneurons when clozapine-N-oxide (CNO) was used to activate the electroporated GFP-GCaMP3-mCherry-hM3Dq neurons located on L2/3 of the cortex. Moreover, we observed reduced motility of migrating interneurons in the organotypic cultures treated with a KCC2 inhibitor that alters GABAA-receptor mediated transmission. Altogether, our results suggest that activity is important in promoting the radial migration of late-born interneurons during the first days of the postnatal development.
Subject: interneuron
5HT3aR
KCC2
radial migration
activity
neonatal


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record