The medial vestibular nucleus (MVN) neurons are controlled by excitatory synaptic transmission from the vestibular afferent and commissural projections, and by inhibitory transmission from interneurons. Spontaneous synaptic currents of MVN neurons were studied using whole cell patch clamp recording in slices prepared from 13- to 17-day-old rats. The spontaneous inhibitory postsynaptic currents (sIPSCs) were significantly reduced by the $GABA_A$ antagonist bicuculline ($20{\mu}M$), but were not affected by the glycine antagonist strychnine ($1{\mu}M$). The frequency, amplitude, and decay time constant of sIPSCs were $4.3{\pm}0.9$ Hz, $18.1{\pm}2.0$ pA, and $8.9{\pm}0.4$ ms, respectively. Spontaneous excitatory postsynaptic currents (sEPSCs) were mediated by non-NMDA and NMDA receptors. The specific AMPA receptor antagonist GYKI-52466 ($50{\mu}M$) completely blocked the non-NMDA mediated sEPSCs, indicating that they are mediated by an AMPA-preferring receptor. The AMPA mediated sEPSCs were characterized by low frequency ($1.5{\pm}0.4$ Hz), small amplitude ($13.9{\pm}1.9$ pA), and rapid decay kinetics ($2.8{\pm}0.2$ ms). The majority (15/21) displayed linear I-V relationships, suggesting the presence of GluR2-containing AMPA receptors. Only 35% of recorded MVN neurons showed NMDA mediated currents, which were characterized by small amplitude and low frequency. These results suggest that the MVN neurons receive excitatory inputs mediated by AMPA, but not kainate, and NMDA receptors, and inhibitory transmission mediated by $GABA_A$ receptors in neonatal rats.
Reactive oxygen species (ROS), which include hydrogen peroxide ($H_2O_2$), the superoxide anion (${O_2}^-{\cdot}$), and the hydroxyl radical ($OH{\cdot}$), are generated as by-products of oxidative metabolism in cells. The cerebral cortex has been found to be particularly vulnerable to production of ROS associated with conditions such as ischemia-reperfusion, Parkinson's disease, and aging. To investigate the effect of ROS on inhibitory GABAergic synaptic transmission, we examined the electrophysiological mechanisms of the modulatory effect of $H_2O_2$ on GABAergic miniature inhibitory postsynaptic current (mIPSCs) in mechanically isolated rat cerebral cortical neurons retaining intact synaptic boutons. The membrane potential was voltage-clamped at -60 mV and mIPSCs were recorded and analyzed. Superfusion of 1-mM $H_2O_2$ gradually potentiated mIPSCs. This potentiating effect of $H_2O_2$ was blocked by the pretreatment with either 10,000-unit/mL catalase or $300-{\mu}M$ N-acetyl-cysteine. The potentiating effect of $H_2O_2$ was occluded by an adenylate cyclase activator, forskolin, and was blocked by a protein kinase A inhibitor, N -(2-[p-bromocinnamylamino] ethyl)-5-isoquinolinesulfonamide hydrochloride. This study indicates that oxidative stress may potentiate presynaptic GABA release through the mechanism of cAMP-dependent protein kinase A (PKA)-dependent pathways, which may result in the inhibition of the cerebral cortex neuronal activity.
Medial vestibular nucleus (MVN) neurons are involved in the reflex control of the head and eyes, and in the recovery of vestibular function after the formation of peripheral vestibular lesions. In our present study, whole cell patch clamp recordings were carried out on MVN neurons in brainstem slices from neonatal rats to investigate the actions of a group I metabotropic glutamate receptor (mGluR) agonist upon synaptic transmission and ionic currents. Application of the mGluR I agonist (S)-3,5- dihydroxyphenylglycine (DHPG) increased the frequency of miniature inhibitory postsynaptic currents (mIPSCs) but had no effect upon amplitude distributions. To then identify which of mGluR subtypes is responsible for the actions of DHPG in the MVN, we employed two novel subtype selective antagonists. (S)-(+)-$\alpha$-amino-a-methylbenzeneacetic acid (LY367385) is a potent competitive antagonist that is selective for mGluR1, whereas 2-methyl-6-(phenylethynyl)-pyridine (MPEP) is a potent noncompetitive antagonist of mGluR5. Both LY367385 and MPEP antagonized the DHPG-induced increase of mIPSCs, with the former being more potent. DHPG was also found to induce an inward current, which can be enhanced under depolarized conditions. This DHPG-induced current was reduced by both LY367385 and MPEP. The DHPG-induced inward current was also suppressed by the PLC blocker U-73122, the $IP_3$ receptor antagonist 2-APB, and following the depletion of the intracellular $Ca^{2+}$ pool by thapsigargin. These data suggest that the DHPG-induced inward current may be mainly regulated by the intracellular $Ca^{2+}$ store via the PLC-$IP_3$ pathway. In conclusion, mGluR I, via pre- and postsynaptic actions, may modulate the excitability of the MVN neurons.
Using whole cell current- and voltage-clamp recording we investigated the characteristics and pharmacology of group I metabotropic glutamate receptor (mGluR)-mediated responses in rat medial vestibular nucleus (MVN) neurons. In current clamp conditions, activation of mGluR I by application of the group I mGluR agonist (R,S)-3,5-dihydroxyphenylglycine (DHPG) induced a direct excitation of MVN neurons that is characterized by depolarization and increased spontaneous firing frequency. To identify which of mGluR subtypes are responsible for the various actions of DHPG in MVN, we used two subtype-selective antagonists. (S)-(+)- alpha-amino-a-methylbenzeneacetic acid (LY367385) is a potent competitive antagonist that is selective for mGluR1, whereas 2-methyl-6-(phenylethynyl)-pyridine (MPEP) is a potent noncompetitive antagonist that is selective for mGluR5. In voltage clamp conditions, DHPG application increased the frequency of spontaneous and miniature inhibitory postsynaptic currents (IPSCs) but had no effect on amplitude distributions. Antagonism of the DHPG-induced increase of miniature IPSCs required the blockade of both mGluR1 and mGluR5. DHPG application induced an inward current, which can be enhanced under depolarized conditions. DHPG-induced current was blocked by LY367385, but not by MPEP. Both LY367385 and MPEP antagonized the DHPG-induced suppression of the calcium activated potassium current ($I_{AHP}$). These data suggest that mGluR1 and mGluR5 have similar roles in the regulation of the excitability of MVN neurons, and show a little distinct. Furthermore, mGluR I, via pre- and postsynaptic actions, have the potential to modulate the functions of the MVN.
Cholinergic modulation of GABAergic spontaneous miniature inhibitory postsynaptic currents (mIPSCs) by the activation of muscarine receptors was investigated in mechanically dissociated rat nucleus basalis of the Meynert neurons using the conventional whole-cell patch recording configuration. Muscarine $(10{\mu}M)$ reversibly and concentration-dependently decreased mIPSC frequency without affecting the current amplitude distribution. Muscarine action on GABAergic mIPSCs was completely blocked by $1{\mu}M$ methoctramine, a selective $M_2$ receptor antagonist, but not by $1{\mu}M$ pirenzepine, a selective $M_1$ receptor antagonist. NEM $(10{\mu}M),$ a G-protein uncoupler, attenuated the inhibitory action of muscarine on GABAergic mIPSC frequency. Muscarine still could decrease GABAergic mIPSC frequency even in the $Ca^{2+}-free$ external solution. However, the inhibitory action of muscarine on GABAergic mIPSCs was completely occluded in the presence of forskolin. The results suggest that muscarine acts presynaptically and reduces the probability of spontaneous GABA release, and that such muscarine-induced inhibitory action seems to be mediated by G-protein-coupled $M_2$ receptors, via the reduction of cAMP production. Accordingly, $M_2$ receptor-mediated disinhibition of nBM neurons might play one of important roles in the regulation of cholinergic outputs from nBM neurons as well as the excitability of nBM neurons themselves.
Electrophysiological phenomena of pyramidal cells in the CA1 area of the dorsal hippocampus were recorded from and filled with neurobiotin in anesthetized rats. The electropharmacological properties of membrane as well as the cellular-synaptic generation of rhythmic slow activity (theta) were examined. The intracellular response characteristics of these pyramidal cells were distinctly different from responses of interneurons. Pyramidal cells had a high resting membrane potential, a low input resistance, and a large amplitude action potential. A afterhyperpolarization was followed a single action potential. Most of pyramidal cells did not display a spontaneous firing. Pyramidal cells displayed weak inward rectification and anodal break excitation. The slope of the frequency-current relation was 53.4 Hz/nA for the first interspike interval and 15.9 Hz/nA for the last intervals, suggesting the presence of spike frequency adaptation. Neurobiotin-filled neurons showed pyramidal morphology. Cells were generally bipolar dendritc processes ramifying in stratum lacunosum-moleculare, radiatum, and oriens. Commissural stimulation discharged pyramidal cells, followed by excitatory and inhibitory postsynaptic potentials (EPSPs and IPSPs). The frequency of theta-related membrane potential oscillation was voltage-independent in pyramidal neurons. At strong depolarization levels (less than 30 mV) pyramidal cells emitted sodium spike oscillation, phase-locked to theta. The observations provide direct evidence that theta-related rhythmic hyperpolarization of principal cells is brought by the rhythmically discharging interneurons. Furthermore, the findings in which interneurons were also paced by rhythmic inhibitory postsynaptic potentials during theta suggest that they were periodically hyperpolarized by their GABAergic septal afferents.
It is known that top-down associative inputs terminate on distal apical dendrites in layer 1 while bottom-up sensory inputs terminate on perisomatic dendrites of layer 2/3 pyramidal neurons (L2/3 PyNs) in primary sensory cortex. Since studies on synaptic transmission in layer 1 are sparse, we investigated the basic properties and cholinergic modulation of synaptic transmission in layer 1 and compared them to those in perisomatic dendrites of L2/3 PyNs of rat primary visual cortex. Using extracellular stimulations of layer 1 and layer 4, we evoked excitatory postsynaptic current/potential in synapses in distal apical dendrites (L1-EPSC/L1-EPSP) and those in perisomatic dendrites (L4-EPSC/L4-EPSP), respectively. Kinetics of L1-EPSC was slower than that of L4-EPSC. L1-EPSC showed presynaptic depression while L4-EPSC was facilitating. In contrast, inhibitory postsynaptic currents showed similar paired-pulse ratio between layer 1 and layer 4 stimulations with depression only at 100 Hz. Cholinergic stimulation induced presynaptic depression by activating muscarinic receptors in excitatory and inhibitory synapses to similar extents in both inputs. However, nicotinic stimulation enhanced excitatory synaptic transmission by ~20% in L4-EPSC. Rectification index of AMPA receptors and AMPA/NMDA ratio were similar between synapses in distal apical and perisomatic dendrites. These results provide basic properties and cholinergic modulation of synaptic transmission between distal apical and perisomatic dendrites in L2/3 PyNs of the visual cortex, which might be important for controlling information processing balance depending on attentional state.
The auditory cortex (A1) encodes the acquired significance of sound for the perception and interpretation of sound. Nitric oxide (NO) is a gas molecule with free radical properties that functions as a transmitter molecule and can alter neural activity without direct synaptic connections. We used whole-cell recordings under voltage clamp to investigate the effect of NO on spontaneous GABAergic synaptic transmission in mechanically isolated rat auditory cortical neurons preserving functional presynaptic nerve terminals. GABAergic spontaneous inhibitory postsynaptic currents (sIPSCs) in the A1 were completely blocked by bicuculline. The NO donor, S-nitroso-N-acetylpenicillamine (SNAP), reduced the GABAergic sIPSC frequency without affecting the mean current amplitude. The SNAP-induced inhibition of sIPSC frequency was mimicked by 8-bromoguanosine cyclic 3',5'-monophosphate, a membrane permeable cyclic-GMP analogue, and blocked by 2-(4-carboxyphenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide, a specific NO scavenger. Blockade of presynaptic $K^+$ channels by 4-aminopyridine, a $K^+$ channel blocker, increased the frequencies of GABAergic sIPSCs, but did not affect the inhibitory effects of SNAP. However, blocking of presynaptic $Ca^{2+}$ channels by $Cd^{2+}$, a general voltage-dependent $Ca^{2+}$ channel blocker, decreased the frequencies of GABAergic sIPSCs, and blocked SNAP-induced reduction of sIPSC frequency. These findings suggest that NO inhibits spontaneous GABA release by activation of cGMP-dependent signaling and inhibition of presynaptic $Ca^{2+}$ channels in the presynaptic nerve terminals of A1 neurons.
Botulinum toxin type A (BoNT/A) has been used therapeutically for various conditions including dystonia, cerebral palsy, wrinkle, hyperhidrosis and pain control. The substantia gelatinosa (SG) neurons of the trigeminal subnucleus caudalis (Vc) receive orofacial nociceptive information from primary afferents and transmit the information to higher brain center. Although many studies have shown the analgesic effects of BoNT/A, the effects of BoNT/A at the central nervous system and the action mechanism are not well understood. Therefore, the effects of BoNT/A on the spontaneous postsynaptic currents (sPSCs) in the SG neurons were investigated. In whole cell voltage clamp mode, the frequency of sPSCs was increased in 18 (37.5%) neurons, decreased in 5 (10.4%) neurons and not affected in 25 (52.1%) of 48 neurons tested by BoNT/A (3 nM). Similar proportions of frequency variation of sPSCs were observed in 1 and 10 nM BoNT/A and no significant differences were observed in the relative mean frequencies of sPSCs among 1-10 nM BoNT/A. BoNT/A-induced frequency increase of sPSCs was not affected by pretreated tetrodotoxin ($0.5{\mu}M$). In addition, the frequency of sIPSCs in the presence of CNQX ($10{\mu}M$) and AP5 ($20{\mu}M$) was increased in 10 (53%) neurons, decreased in 1 (5%) neuron and not affected in 8 (42%) of 19 neurons tested by BoNT/A (3 nM). These results demonstrate that BoNT/A increases the frequency of sIPSCs on SG neurons of the Vc at least partly and can provide an evidence for rapid action of BoNT/A at the central nervous system.
Gamma-aminobutyric acid (GABA)-ergic inhibition is important in the function of the visual cortex. In a previous study, we reported a developmental increase in $GABA_A$ receptor-mediated inhibition in the rat visual cortex from 3 to 5 weeks of age. Because this developmental increase is crucial to the regulation of the induction of long-term synaptic plasticity, in the present study we investigated in detail the postnatal development of phasic and tonic inhibition. The amplitude of phasic inhibition evoked by electrical stimulation increased during development from 3 to 8 weeks of age, and the peak time and decay kinetics of inhibitory postsynaptic potential (IPSP) and current (IPSC) slowed progressively. Since the membrane time constant decreased during this period, passive membrane properties might not be involved in the kinetic changes of IPSP and IPSC. Tonic inhibition, another mode of $GABA_A$ receptor-mediated inhibition, also increased developmentally and reached a plateau at 5 weeks of age. These results indicate that the time course of the postnatal development of GABAergic inhibition matched well that of the functional maturation of the visual cortex. Thus, the present study provides significant insight into the roles of inhibitory development in the functional maturation of the visual cortical circuits.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.