Long-Term Potentiation Produces a Sustained Expansion of Synaptic Information Storage Capacity in Adult Rat Hippocampus
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Long-term potentiation (LTP) has become a standard model for investigating synaptic mechanisms of learning and memory. Increasingly, it is of interest to understand how LTP affects the synaptic information storage capacity of the targeted population of synapses. Here, structural synaptic plasticity during LTP was explored using three-dimensional reconstruction from serial section electron microscopy. Storage capacity was assessed by applying a new analytical approach, Shannon information theory, to delineate the number of functionally distinguishable synaptic strengths. LTP was induced by delta-burst stimulation of perforant pathway inputs to the middle molecular layer of hippocampal dentate granule cells in adult rats. Spine head volumes were measured as predictors of synaptic strength and compared between LTP and control hemispheres at 30 min and 2 hr after the induction of LTP. Synapses from the same axon onto the same dendrite were used to determine the precision of synaptic plasticity based on the similarity of their physical dimensions. Shannon entropy was measured by exploiting the frequency of spine heads in functionally distinguishable sizes to assess the degree to which LTP altered the number of bits of information storage. Outcomes from these analyses reveal that LTP expanded storage capacity; the distribution of spine head volumes was increased from 2 bits in controls to 3 bits at 30 min and 2.7 bits at 2 hr after the induction of LTP. Furthermore, the distribution of spine head volumes was more uniform across the increased number of functionally distinguishable sizes following LTP, thus achieving more efficient use of coding space across the population of synapses. Significance Establishing relationships between structure, function, and information storage capacity provides a new approach to assessing network strength from structural measurements. Long term potentiation (LTP) is a standard model for investigating synaptic mechanisms of learning and memory. Information is a retrievable quantity that is being stored in synapses as synaptic strength and is correlated with multiple structural components of synaptic strength. Structural synaptic plasticity was measured in 3D reconstructions from serial section electron microscopy of spine head volume, as a proxy for synapse strength, at 30 min and 2 hr after LTP induction. Outcomes indicate that LTP enhances information storage capacity for at least 2 hr by increasing the precision of the synaptic structure and expanding the range of synapse sizes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».