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Enregistrement W3049610467 · doi:10.1523/jneurosci.1128-20.2020

<i>Chrna5</i> is Essential for a Rapid and Protected Response to Optogenetic Release of Endogenous Acetylcholine in Prefrontal Cortex

2020· article· en· W3049610467 sur OpenAlexafffund
Sridevi Venkatesan, Evelyn K. Lambe

Notice bibliographique

RevueJournal of Neuroscience · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueNicotinic Acetylcholine Receptors Study
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesCanadian Institutes of Health ResearchUniversity of Toronto
Mots-clésOptogeneticsCholinergicNeuroscienceNicotinic agonistAcetylcholinePostsynaptic potentialBiologyChemistryReceptorPharmacologyBiochemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Optimal attention performance requires cholinergic modulation of corticothalamic neurons in the prefrontal cortex. These pyramidal cells express specialized nicotinic acetylcholine receptors containing the α5 subunit encoded by Chrna5. Disruption of this gene impairs attention, but the advantage α5 confers on endogenous cholinergic signaling is unknown. To ascertain this underlying mechanism, we used optogenetics to stimulate cholinergic afferents in prefrontal cortex brain slices from compound-transgenic wild-type and Chrna5 knock-out mice of both sexes. These electrophysiological experiments identify that Chrna5 is critical for the rapid onset of the postsynaptic cholinergic response. Loss of α5 slows cholinergic excitation and delays its peak, and these effects are observed in two different optogenetic mouse lines. Disruption of Chrna5 does not otherwise perturb the magnitude of the response, which remains strongly mediated by nicotinic receptors and tightly controlled by autoinhibition via muscarinic M2 receptors. However, when conditions are altered to promote sustained cholinergic receptor stimulation, it becomes evident that α5 also works to protect nicotinic responses against desensitization. Rescuing Chrna5 disruption thus presents the double challenge of improving the onset of nicotinic signaling without triggering desensitization. Here, we identify that an agonist for the unorthodox α-α nicotinic binding site can allosterically enhance the cholinergic pathway considered vital for attention. Treatment with NS9283 restores the rapid onset of the postsynaptic cholinergic response without triggering desensitization. Together, this work demonstrates the advantages of speed and resilience that Chrna5 confers on endogenous cholinergic signaling, defining a critical window of interest for cue detection and attentional processing. SIGNIFICANCE STATEMENT The α5 nicotinic receptor subunit (Chrna5) is important for attention, but its advantage in detecting endogenous cholinergic signals is unknown. Here, we show that α5 subunits permit rapid cholinergic responses in prefrontal cortex and protect these responses from desensitization. Our findings clarify why Chrna5 is required for optimal attentional performance under demanding conditions. To treat the deficit arising from Chrna5 disruption without triggering desensitization, we enhanced nicotinic receptor affinity using NS9283 stimulation at the unorthodox α-α nicotinic binding site. This approach successfully restored the rapid-onset kinetics of endogenous cholinergic neurotransmission. In summary, we reveal a previously unknown role of Chrna5 as well as an effective approach to compensate for genetic disruption and permit fast cholinergic excitation of prefrontal attention circuits.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,012

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,024
Tête enseignante GPT0,277
Écart entre enseignants0,253 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations37
Publié2020
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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