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Enregistrement W4395957830

Differential contributions of pre- and postsynaptic components in tuning high-frequency short-term synaptic plasticity

2023· preprint· en· W4395957830 sur OpenAlexfundno aff
Agata Nowacka

Notice bibliographique

RevueHAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe) · 2023
Typepreprint
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueNeuroscience and Neural Engineering
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesCanadian Institutes of Health ResearchCentre National de la Recherche ScientifiqueLabEx BRAINUniversité de BordeauxInstitut National de la Santé et de la Recherche MédicaleAgence Nationale de la Recherche
Mots-clésHumanitiesPhilosophyPhysics
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Activity-dependent plasticity of synaptic transmission is a key mechanism underlying learning and memory. During high-frequency short-term synaptic plasticity (HF-STP), the amplitude of synaptic responses changes upon presynaptic stimulation on a timescale of milliseconds. HF-STP is important for information processing in the brain, serving particularly for temporal integration. However, the precise functions of HF-STP, and its impact on information processing, remain unknown. It is widely accepted that HF-STP is regulated primarily by presynaptic mechanisms. However, postsynaptic mechanisms have been shown to also regulate HF-STP, although their role here remains to be fully understood. Previously, we demonstrated that AMPA receptors (AMPARs), the main excitatory receptors in the brain, are trafficked between the extrasynaptic and synaptic compartments through surface diffusion that complements endo- and exocytosis. Here, I studied the functional role of AMPAR surface diffusion in HF-STP in integrated slice tissue models with intact synaptic connectivity. I use the AP-GluA2 knock-in (KI) mouse model, we developed, where GluA2 subunits of AMPARs are tagged with a 15 amino acid biotinylation acceptor peptide (AP-tag) and can be specifically biotinylated when co-expressed with an endoplasmic reticulum resident biotin ligase (BirAER), and immobilized on the cell surface with a biotin-binding protein NeutrAvidin. Using this toolset, I show that immobilization of endogenous AMPARs modulates HF-STP by increasing synaptic depression in the Schaffer collateral-CA1 synapse of organotypic hippocampal slices. This effect is reversed when AMPAR desensitization blockers are applied, suggesting that the modulation of HF-STP is achieved by preventing the replacement of desensitized AMPARs in the synapse. Moreover, when imaging glutamate release with the iGluSnFr sensor we find no change in presynaptic glutamate release upon AMPAR immobilization. Altogether this strongly suggests a postsynaptic contribution of AMPAR mobility in regulating HF-STP. Surprisingly, AMPAR cross-link has no effect on HF-STP in SC-CA1 synapses in ex vivo brain slices. Next, I demonstrate that AMPAR immobilization strongly increases synaptic depression in the L4-L2/3 synapse in the primary somatosensory cortex (S1) of ex vivo brain slices, with no consecutive change in glutamate release measured with iGluSnFR. We find that the rate of AMPAR surface diffusion is higher in the L2/3 than CA1 synapses. This points to a synapse-specific effect of AMPAR mobility on shaping HF-STP that depends on the mutual contribution of presynaptic glutamate release, AMPAR desensitization and surface diffusion. I demonstrate that GSG1L, an AMPAR auxiliary protein expressed highly in the cortex but not CA1, can regulate AMPAR surface diffusion and HF-STP. Next, we show that AMPAR mobility tunes synaptic calcium integration and network activity. Finally, we demonstrate that AMPAR immobilization downstream of paCaMKII activation and LTP induction results in increased synaptic depression in intact tissue. In the last part of the project, I show that AMPAR immobilization can also produce an opposing effect and promote synaptic facilitation, an effect found in juvenile SC-CA1 synapse as well as the lateral perforant path to granule cell synapse in the adult dentate gyrus. This finding further emphasizes the synapse and development specific effects of AMPAR immobilization on HF-STP. Altogether, I determined the respective contributions of presynaptic transmitter release, postsynaptic AMPAR biophysics and mobility in HF-STP and identified physiological processes which act upon AMPAR kinetics and mobility to regulate HF-STP in the brain. Moreover, AMPAR cross-link is a promising tool to achieve cell-specific blockade of HF-STP that may allow the transition from modeling-based evidence of HF-STP roles in brain function to experimental evidence.

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 enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,003

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

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

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.

Tête enseignante Opus0,033
Tête enseignante GPT0,254
Écart entre enseignants0,222 · 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

Citations0
Publié2023
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