Facilitación del ANUNCIO inducida por hiperpolarización
Primero medimos la incidencia de hiperpolarización breve de la célula presináptica en la transmisión sináptica. Se registraron pares de neuronas CA3 monosinápticamente conectadas en cultivos organotípicos del hipocampo de rata después de 8-10 días in vitro (DIV)21. Se encontró que un pre-pulso hiperpolarizante de 200 ms entregado antes del pico presináptico aumentaba la fuerza sináptica en ∼20% (Fig. 1a). Este aumento se observó al medir la amplitud o la carga de la respuesta postsináptica (Suplemento Fig. 1). En estos experimentos, el potencial de reposo presináptico fue de -74±3 mV (n=10). El h-ADF fue comparable cuando la hiperpolarización presináptica ascendió a -84 o -102 mV (respectivamente, 124±8% versus 119±5%, n=10; prueba de Wilcoxon P>0.1), sugiriendo que una hiperpolarización presináptica de ∼10 mV es suficiente para obtener una ADF-h saturada. la ADF-h se asoció con una relación de pulsos pareados reducida (PPR, de 99±7 a 88±5%, n=12; prueba de Wilcoxon P<0,05; Suplemento Fig. 1), lo que indica que es el resultado de un aumento presináptico en la liberación de glutamato.
(a) Facilitación de la transmisión sináptica en conexiones CA3–CA3 mediante un pre-pulso hiperpolarizante (duración de 200 ms). Izquierda, esquema de la configuración de grabación. Medio, ejemplo de facilitación producido por el pulso hiperpolarizante presináptico (se promediaron 10 trazas). Derecha, resumen de la facilitación inducida por hiperpolarización presináptica de amplitud creciente. Nótese que no se indujo ninguna facilitación adicional cuando se aumentó la magnitud del pre-pulso hiperpolarizante. b) la h-ADF puede ser inducida por una breve hiperpolarización presináptica. A la izquierda, ejemplos de grabación de un par de neuronas piramidales CA3 conectadas sin hiperpolarización y 15, 50, 100 y 200 ms de hiperpolarización a -93 mV antes del pico. A la derecha, resumen de la facilitación inducida por 15, 50, 100 y 200 ms (todas las pruebas de Wilcoxon, P<0,05, n=7). (c) d–y h-ADF se expresan conjuntamente en conexiones CA3-CA3. Ejemplo representativo a la izquierda. Trazas superiores, potencial de membrana de la neurona presináptica en control (negro), durante d-ADF (rojo), durante h-ADF (azul) y cuando d – y h-ADF se combinan (rojo oscuro). Rastros de fondo, respuestas postsinápticas en cada caso promediaron más de 10 ensayos. A la derecha, datos de grupo (prueba de Mann–Whitney, n=16, para d-ADF, 11 para h-ADF y 16 para d – y h-ADF). Tenga en cuenta el aumento gradual de la transmisión cuando se combinan d – y h-ADF.
Es poco probable que se produzca una hiperpolarización de 200 ms de largo en un contexto fisiológico. Por lo tanto, investigamos el curso temporal de la h-ADF para hiperpolarizaciones más cortas (15, 50, 100 y 200 ms). se observó f-h para todas las duraciones de hiperpolarización probadas (15 ms: 111±3%, 50 ms: 116±4%, 100 ms: 109±4%, 200 ms: 120±6% Wilcoxon, P<0,05 para todas las duraciones, n=7, Fig. 1b). De acuerdo con este resultado, es probable que la h-ADF sea inducida por hiperpolarización fisiológica.
Las neuronas piramidales de CA3 expresan la facilitación de AD inducida por despolarización (d-ADF) que resulta de la inactivación lenta de los canales Kv1.1 (constante de tiempo: 3.3 s)13. Por lo tanto, examinamos si tanto d – como h-ADF se expresaban en las mismas conexiones CA3–CA3. Presináptica APs se activan alternativamente de potencial de membrana en reposo (-78 mV de control), después de un largo debajo del umbral de despolarización (10 s, -62.6 mV, d-ADF), después de una breve hiperpolarización (200 ms, -96.1 mV, h-ADF) o después de la combinación de un largo despolarización y una breve hiperpolarización (d y h-ADF; Fig. 1c, izquierda). De hecho, la combinación de las dos formas de ADF produjo, en las mismas conexiones, una mayor facilitación (113±3%, n = 16; Fig. 1c) que la producida por separado por cada protocolo (d-ADF solo: 105±3%, n=16, h-ADF solo: 108±4%, n=11; Fig. 1c). En particular, se encontró que el promedio de h – y d-ADF sumaban linealmente, lo que sugiere dos mecanismos moleculares independientes. Además, d-y h-ADF medidos en los mismos pares se correlacionaron positivamente (Fig. 1), sugiriendo que algunas conexiones sinápticas son más susceptibles a la facilitación de AD, probablemente porque la propagación de la señal analógica a lo largo del axón depende de la distancia entre el soma y los terminales presinápticos. Estos datos demuestran que h-y d-ADF coexisten en neuronas piramidales CA3 y que es probable que los mecanismos subyacentes sean independientes.
h–ADF se observó en neuronas CA3 jóvenes (DIV8–10 preparadas a partir de ratas P5-P7), y por lo tanto podría ser el resultado principalmente de la baja densidad o propiedades inmaduras de los canales iónicos dependientes de voltaje. Por lo tanto, determinamos si el h-ADF también se encontró en células piramidales maduras de CA3. Se obtuvieron registros emparejados de neuronas CA3 conectadas en cultivos de rebanadas DIV24-DIV32. La hiperpolarización presináptica breve (200 ms) aumentó significativamente la fuerza sináptica (104.2±1,1% n=25; Wilcoxon, P< 0,01; Suplemento Fig. 2). el h-ADF medido en células maduras fue más pequeño que el medido en neuronas en desarrollo (Mann–Whitney, P<0,01; Suplemento Fig. 2). Por lo tanto, concluimos que el h-ADF está regulado por el desarrollo en neuronas CA3 in vitro.
Todos los registros se obtuvieron con calcio extracelular alto (3 mm) para optimizar la fuerza sináptica. Bajo estas condiciones, la probabilidad de liberación presináptica es alta y la facilitación presináptica como h-ADF podría subestimarse. Por lo tanto, medimos h-ADF en neuronas maduras de CA3 (DIV24–DIV32) registradas con calcio extracelular fisiológico (1,3 mm)22. En estas condiciones, se encontró que la FAD-h era de alrededor de +16,4% (Wilcoxon, P< 0,01; Suplemento Fig. 2). Concluimos que el h-ADF se expresa de forma robusta en neuronas maduras registradas en calcio extracelular fisiológico.
el h-ADF es inducido por IPSPs simulados y oscilaciones
Para investigar el papel del h-ADF en condiciones casi fisiológicas, se introdujo una conductancia similar a GABAA en la neurona presináptica mediante pinza dinámica (Fig. 2a, izquierda). De acuerdo con los resultados ilustrados en la Fig. 1, los AP precedidos por la inyección de una corriente similar a IPSC produjeron una respuesta mayor en la neurona postsináptica en comparación con los AP activados por el potencial de membrana en reposo (Wilcoxon P<0,001, n=11). Consistente con una elevación presináptica en la liberación de glutamato, la PPR se redujo cuando IPSPS GABAérgicos simulados precedieron a APs (de 121% en control a 96%; Wilcoxon P<0.05, n=7; datos no mostrados). Curiosamente, se encontró que el tamaño de la potenciación sináptica dependía del tamaño del IPSP simulado (R2 = 0,39, P< 0,05), lo que indica que el h-ADF se clasifica entre el potencial de membrana en reposo (-74 mV) y la hiperpolarización de 10 mV (-84 mV; Fig. 2a, derecha). De hecho, el factor de facilitación en este rango fue de 1,8% por vM de hiperpolarización.
(a) Los IPSP presinápticos inducen h-ADF. A la izquierda, representación esquemática del sistema utilizado para inyectar una corriente dinámica que imita una entrada gabaérgica en la neurona presináptica. Medio, ejemplos de registros electrofisiológicos de un par de neuronas CA3 conectadas en condiciones de control (trazas negras) y cuando se inyecta una entrada gabaérgica simulada en la célula presináptica (trazas azules). Derecha, gráfico de dispersión que muestra el EPSP/C normalizado en función del valor máximo del IPSP presináptico simulado. Se observó una correlación lineal clara (y=-1,8 x+101,8, R2 de Pearson=0,39, P<0,05, n=11). (b) h-ADF inducido durante la oscilación θ del umbral inferior en neuronas CA3. Ejemplo representativo a la izquierda. Los picos presinápticos se activan en diferentes fases durante una oscilación por debajo del umbral del potencial de membrana a 4 Hz. Tenga en cuenta que la facilitación se observa cuando el pico se dispara durante las fases hiperpolarizadas de la oscilación. A la derecha, datos cuantitativos (n=8). Estrellas: cambios significativos (Wilcoxon, P< 0.05).
luego investigamos la modulación de la fuerza sináptica durante la membrana presináptica potencial de oscilación. La oscilación del potencial de membrana presináptica a 4 Hz se produjo inyectando corriente sinusoidal, y se evocaron picos presinápticos individuales en diferentes fases de la oscilación. De acuerdo con los resultados anteriores, se observó h-ADF cuando la célula se disparó durante las fases de hiperpolarización de la oscilación (0 ms: 124,3±7%, 250 ms: 122±7%, Wilcoxon P<0,05, n=8; Fig. 2b). En otras fases, la fuerza sináptica no cambia (56 ms: 112,2±6%, 163 ms: 95,8±5%, 211 ms: 110,5±6%, Wilcoxon P>0,1, n=8). En particular, no se observa d-ADF con la despolarización porque su duración es demasiado corta para inactivar los canales Kv1.113. Concluimos que las oscilaciones en el rango θ inducen h-ADF en neuronas CA3.
el h-ADF se asocia con un aumento de la amplitud de espiga axonal
A continuación, investigamos los mecanismos subyacentes al h-ADF. Un posible mecanismo para el h-ADF es una modulación de la amplitud de la espiga presináptica inducida por la hiperpolarización. Por lo tanto, examinamos la consecuencia de la hiperpolarización en la amplitud de la espiga medida en el axón. Las neuronas CA3 se llenaron con Alexa 488 (50 µM) para visualizar la arborización de axones, y se obtuvieron registros celulares del axón a distancias que oscilaban entre 60 y 240 µm (Fig. 3a). En la hiperpolarización somática, se aumentó la amplitud de la espiga axonal (106±1% de la amplitud de control, n = 6, Wilcoxon, P< 0,05; Fig. 3b). Sin embargo, se encontró que la magnitud de la facilitación de espigas axonales disminuía con la distancia axonal con una constante de espacio de 212 µm (Fig. 3b). En conclusión, el h-ADF en las neuronas CA3 se asocia con un aumento local de la amplitud de espigas en el axón.
(a) Imagen confocal izquierda de una neurona CA3 llena de Alexa 488. El colateral del axón (flecha blanca) se identifica a la izquierda y se registra en una configuración conectada a una celda. Derecha, grabaciones simultáneas del soma (arriba) y el axón (abajo) cuando el pico se dispara desde el potencial de membrana en reposo (negro) o desde un pre-pulso hiperpolarizante transitorio (azul). (b) Izquierda, comparación de la amplitud de la espiga medida en el axón evocado con (azul) o sin (negro) pre-pulso hiperpolarizante. Observe el aumento de amplitud en el axón cuando el pico se dispara desde el pre-pulso hiperpolarizante. Análisis medio cuantitativo de la mejora inducida por la hiperpolarización de la amplitud de espiga axonal en seis neuronas. Derecha, gráfico de dispersión del cambio en la amplitud de la espiga axonal en función de la distancia axonal (ajuste exponencial, y=11,6 e−x/212, r2=0,81).
Mientras que el registro de células enteras a partir de axones CA3 es extremadamente difícil en cultivos organotípicos, se puede obtener en neuronas piramidales L5 a partir de cortes agudos5,6. Por lo tanto, primero medimos si el h-ADF también se podía observar en las conexiones excitatorias L5–L5. Se registraron pares de neuronas piramidales L5 conectadas monosinápticamente en cortes agudos de la corteza sensoriomotora de ratas jóvenes (P14–P20). Se encontró que la hiperpolarización breve en el soma (200 ms, 10-15 mV) de la neurona presináptica aumentaba la fuerza sináptica (109,6±2,3%, n=13, prueba de Wilcoxon, P<0,05; Fig. 4a).
(a) Registro emparejado de neuronas piramidales L5 conectadas sinápticamente. Facilitación sináptica media producida por una breve hiperpolarización presináptica (-20 mV; 200 ms). Las EPSC corresponden a promedios de más de 25 trazas. Derecha, h-ADF obtenido en 12 pares L5-L5. b) Grabaciones de doble soma-axón en neuronas piramidales L5. A la izquierda, diseño experimental que muestra una doble grabación del soma y el bleb axonal de la neurona piramidal L5. Grabación de Soma–axón medio en neuronas piramidales L5. Tenga en cuenta que una breve hiperpolarización del soma aumenta la amplitud de la espiga en el axón, pero no en el soma. Parte superior derecha, sobrepaso de AP medido en el axón en función del potencial de membrana en el cuerpo celular, para potenciales en reposo (negros) o hiperpolarizados (azules) (n=6 trazas para cada caso). Gráfico de fase inferior derecho de las espigas axonales evocadas en reposo (negro) y tras una breve hiperpolarización (azul). Observe la amplitud mejorada después de una breve hiperpolarización (flecha). La tasa de despolarización también aumenta y el umbral de pico está ligeramente hiperpolarizado.
Para confirmar que el h-ADF en neuronas piramidales L5 se asoció con el aumento de amplitud de espiga axonal, se obtuvieron registros simultáneos de células enteras del soma y axones de extremo cortado (blebs) (50-80 µm del soma) en neuronas piramidales L5. La hiperpolarización transitoria del soma (aproximadamente -13 mV) aumentó la amplitud del rebasamiento de la espiga en el axón, pero no en el soma (+5,5±1,5 versus -0,3±1,1 mV, n=5, Mann–Whitney, P<0,05; Fig. 4b). La velocidad de la despolarización también fue aumentada (de 251±59 289±56 mV ms−1, n=5) y el pico de el umbral de hiperpolarizado (de -35.7±5.2 -38.8±4.3 mV, n=5). Concluimos que el h-ADF en las células piramidales CA3 y L5 está asociado con el aumento de la amplitud de la espiga medida en el axón.
h-ADF se asocia con señales de calcio axonal mejoradas
A continuación, utilizamos imágenes de Ca2+ para determinar la consecuencia de la mejora de la amplitud de espiga inducida por hiperpolarización en el axón. Las neuronas piramidales de CA3 se llenaron con Alexa-594 de 50 µm; se midieron señales de Fluo-4 de 250 µM y de calcio evocado en picos en boutones putativos al paso a distancias que oscilaban entre 150 y 250 µm del soma (Fig. 5a). La integral de la espiga evocada Ca2+ transitoria se incrementó cuando se evocó la espiga presináptica después de una hiperpolarización transitoria de 2 20 mV (126±10%, n=5; Fig. 5b). Concluimos que, durante la h-ADF, la hiperpolarización presináptica mejora tanto la amplitud de la espiga presináptica como el influjo de Ca2 + inducido por la espiga, lo que posteriormente aumenta la liberación de glutamato.
(a) Un breve pre-pulso hiperpolarizante mejora el transitorio Ca2+ evocado en pico. Arriba a la izquierda, diseño experimental que muestra una neurona piramidal CA3 llena de Alexa – 594 y Fluo-4. Caja blanca: área ampliada a la derecha, mostrando un botón presináptico. Arriba a la derecha, rastros de voltaje registrados en el cuerpo celular de una neurona piramidal CA3. Abajo a la derecha, ejemplo de señales fluorescentes grabadas en el botón presináptico. El pico evocado transitorio de Ca2+ se incrementó en ∼20% cuando el pico presináptico se evocó después de una hiperpolarización transitoria. b) Datos cuantitativos (n = 5).
La inactivación del canal de navegación en el axón determina h-ADF
El aumento de la amplitud del pico axonal durante la hiperpolarización podría deberse a la recuperación de los canales de navegación de la inactivación. Para confirmar el papel de la inactivación del canal de sodio en el h-ADF, utilizamos un modelo neuronal de dos neuronas CA3 conectadas monosinápticamente. A continuación, determinamos la incidencia de inactivación modificadora de los canales de sodio en el axón en el h-ADF. Cuando la media inactivación de los canales de sodio axonales se fijó en -80 mV (refs 18, 19), la hiperpolarización somática aumentó la amplitud de la espiga, la carga de corriente de calcio evocada por la espiga y la transmisión sináptica (Fig. 6a, izquierda). Esto se debe a la recuperación de los canales de Navegación de la inactivación por hiperpolarización (Fig. 6b, izquierda). Sin embargo, no se produjo ningún cambio si la media inactivación de los canales de sodio axonales se fijó en -70 mV (Fig. 6a, derecha). En este último caso, la proporción de canales de Navegación disponibles ya es muy alta en el potencial de membrana en reposo, produciendo un PA de amplitud completa (Fig. 6a,b, derecha). Por lo tanto, la recuperación de la inactivación no afecta aún más a la amplitud de la espiga presináptica. Por lo tanto, el h-ADF en el modelo se debe a la recuperación de los canales de Navegación de la inactivación y se incrementa al hiperpolarizar la media inactivación de Navegación (Fig. 6c).
(a) h-ADF simulado en condiciones de control (inactivación V1/2=-80 mV para canales de sodio axonales). Observe la amplitud aumentada de la espiga. Falta de h-ADF cuando la mitad de la inactivación del canal de sodio axonal está despolarizada (V1/2=-70 mV). b) Resumen de la disponibilidad de Navaxon con inactivación V1/2 = -80 mV o -70 mV. Tenga en cuenta el marcado aumento con -80 pero no -70 mV. c) Magnitud de la simulación de h-ADF en función de la inactivación V1/2 de los canales de navegación en el axón. Nótese el aumento de h-ADF inducido por la hiperpolarización de V1/2. d)La mejora experimental de la inactivación del Nav con CBZ aumenta la magnitud de la ADF-h. Bajo la condición de control (izquierda), esta conexión no expresa h-ADF. Cuando se agrega CBZ, h-ADF ahora es visible (derecha). e) Datos cuantitativos para 10 conexiones maduras CA3-CA3 (divisiones 24-32). Estrella: Wilcoxon, P< 0,05.
Además, utilizamos nuestro modelo de NEURONAS para simular la disponibilidad del canal de navegación axonal durante una oscilación theta similar a la utilizada en la Fig. 2b. Los canales Nav se inactivaron durante la despolarización y se recuperaron durante la hiperpolarización, lo que explica la modulación EPSC durante la oscilación (Fig. 4). Sin embargo, la inactivación es más rápida que la recuperación durante la oscilación debido a la cinética de Navegación más lenta a potenciales despolarizados (Fig. 4). Esto explica por qué las EPSC producidas a 163 ms no presentaron ningún h-ADF, aunque el pico se emite desde un potencial ligeramente hiperpolarizado (Fig. 2b). De hecho, en este punto de la oscilación, los canales de Navegación no tenían tiempo suficiente para recuperarse de la inactivación (Fig. 4).
En conjunto, esos resultados apoyan el hecho de que el h-ADF se debe a la recuperación de los canales de Navegación de la inactivación.
La densidad del canal de navegación determina la fuerza del h-ADF
el h-ADF depende de la disponibilidad de canales de sodio en el axón. Por lo tanto, la reducción de la densidad de los canales de navegación debería afectar a h-ADF. De hecho, nuestro modelo mostró que la reducción de la densidad del canal de navegación al 70% de la condición de control mejoró el h-ADF de 130 a 180% (Fig. 7a). El parámetro crítico aquí fue la ganancia de rebasamiento de la espiga presináptica que depende de la conductancia Na activable (Fig. 7b). Bajo condición de control, este valor ya era alto, y la hiperpolarización del elemento presináptico de -78 a -93 mV aumentó la amplitud del pico en un 28%. Cuando se redujo la densidad del Vn, la misma hiperpolarización aumentó la amplitud del PA presináptico en un 42%.
(a) Reducción de la densidad del canal de navegación en el modelo de h-ADF. En condiciones de control (izquierda), h-ADF asciende a +30%. Después de reducir la densidad del canal de navegación (70% del control, a la derecha), el h-ADF aumenta a +80%. b) Modulación de la amplitud de la espiga presináptica en función de la conductancia Na activable. En condiciones de control, la hiperpolarización de -78 a -93 mV solo aumenta ligeramente la amplitud de la espiga (flecha doble negra). Cuando se reduce la densidad del canal de navegación, el aumento de la amplitud de la espiga se mejora en un 20% (flecha doble azul claro). c) Reducción experimental de la densidad de navegación con TTX. Bajo la condición de control (izquierda), esta conexión no expresa h-ADF. Cuando se agrega una baja concentración de TTX, la transmisión se conserva y el h-ADF ahora es visible (derecha). d) Datos cuantitativos de seis conexiones maduras CA3-CA3 (DIVISIÓN 20-32). Estrella: Wilcoxon, P< 0,05.
A continuación verificamos experimentalmente que la reducción de la densidad del canal de navegación aumentaba el h-ADF en las neuronas CA3. Por lo tanto, bloqueamos parcialmente los canales de navegación con una baja concentración de tetrodotoxina (TTX) aplicada en el baño (15-25 nM). A esta concentración, TTX bloquea 8 el 80% de la corriente de Na+, pero conserva la inducción de puntas de Na+ rápidas24, 25. En presencia de TTX, la amplitud de espiga en el soma se redujo en un 45±4% (n=9) y la transmisión sináptica en conexiones CA3–CA3 se redujo en un 55±8% (n=9; Suplemento Fig. 5). Lo más importante es que la reducción de la proporción de canales de Navegación activables con 15-25 nM TTX mejoró en gran medida el h-ADF en neuronas maduras que no expresaban h-ADF (de 103±3% en control a 121±4% en presencia de TTX, n=6, Wilcoxon P<0,05; Fig. 7c,d). Por lo tanto, estos datos confirman que el h-ADF en las neuronas CA3 depende de la disponibilidad de canales de navegación.
Los canales Ca2+ de tipo T están presentes en el axón. Podrían activarse durante la secuencia de hiperpolarización-despolarización utilizada para inducir la h-ADF y, por lo tanto, pueden dar cuenta de la h-ADF. Sin embargo, se encontró que el h-ADF permanecía estable en presencia de mibefradil de 100 nM, un bloqueador de canales de tipo T (de 112,2±1,1% en el control a 116,2±11,9% con mibefradil, n=3; datos no mostrados), lo que sugiere que los canales Ca2+ de tipo T no participan en el h-ADF.
El h-ADF promueve la sincronía de red
A continuación probamos la implicación del h-ADF en la sincronía de red utilizando un modelo de red hipocampal formado por 80 células excitadoras piramidales (células e) y 20 células inhibidoras tipo interneurona (células i) interconectadas (Fig. 8a; ver Métodos). las células e e i se alimentaron con entrada estocástica. La red de células e se sincronizó, y las oscilaciones en el rango gamma aparecieron como fuerza sináptica entre células e incrementada (Fig. 6). Estas oscilaciones fueron impulsadas por las células i: se encontró que la activación de las células e promovía la activación de las células i, lo que a su vez silenciaba toda la red (Fig. 6). Dado que el h-ADF aumenta la fuerza sináptica interpiramidal cuando el pico presináptico está precedido por un IPSP, el h-ADF es un buen candidato para promover estas oscilaciones impulsadas por células i.
(a) Esquema de un CA3 modelo de red. La red está compuesta por 80 células e (triángulos blancos) y 20 células i (círculos rojos). Las células piramidales y las interneuronas se alimentaban con entrada estocástica. Las conexiones entre neuronas piramidales (flechas azules) son las únicas conexiones en las que se puede agregar h-ADF, ya que h-ADF no se probó experimentalmente en otras conexiones. (b) regla h-ADF en sinapsis excitatorias entre neuronas piramidales. Se aplica una facilitación máxima del 20%, de acuerdo con la tensión de membrana medida 17 ms antes del pico. (c) Efecto de la regla h-ADF en la sincronía de red. Parte superior izquierda, rastergram que muestra la actividad de la red en condiciones de control con una fuerza sináptica de 2,8 mS. Parte inferior izquierda, traza representativa en una celda electrónica. Arriba a la derecha, con la regla h-ADF (+20% h-ADF), la sincronía aumenta. Abajo a la derecha, rastro representativo en una célula electrónica. Tenga en cuenta que el potencial de membrana cruza el límite de −73-mV entre picos (líneas de puntos). d) Espectro de potencia de los datos mostrados en c (potencia sináptica de 2,8 mS). La adición de reglas h-ADF aumenta drásticamente la sincronía de red alrededor de la frecuencia gamma (29 Hz). e) Coeficientes de sincronización calculados para las concentraciones sinápticas de 2 a 3,6. La incorporación de h-ADF aumenta la sincronía (azul).
La regla h-ADF se incorporó en la red aumentando la fuerza sináptica entre células e de acuerdo con el potencial de membrana medido 17 ms antes del pico. De hecho, la fuerza sináptica se incrementó en un 20% si el potencial presináptico estaba por debajo de -84 mV (Fig. 8b). Esta regla se derivó directamente de los valores medidos experimentalmente (véanse las Figuras 1a y 2a). Para una potencia sináptica de células e de 2,8 mS, la adición de h-ADF en la red mejoró notablemente tanto la frecuencia de disparo como la sincronía entre las células e (Fig. 8c a e). De hecho, la propensión a oscilar en el rango gamma se facilitaba en gran medida si el h-ADF entre células e era efectivo (Fig. 8e). Curiosamente, en una red con inhibición de derivación (ECl = -73 mV en lugar de -80 mV en condición de control), la regla h-ADF no mejoró la sincronía y no promovió oscilaciones gamma (Fig. 6). Sin embargo, a medida que el h-ADF aumenta la fuerza sináptica entre las células e, su efecto de sincronización podría deberse simplemente al aumento en la tasa de picos de la red. Para aumentar la tasa de picos sin afectar la fuerza sináptica, decidimos fijar la fuerza entre células e en 2,5 mS y aumentar la frecuencia de la unidad externa de las células e de 6 a 20 Hz. Graficamos el coeficiente de sincronización versus la tasa de picos de la red. Incluso si la sincronía mostraba una correlación lineal con la velocidad de picos, el h-ADF aumentaba el coeficiente de sincronización para cualquier velocidad de picos dada en el rango de 4-14 Hz (Suplemento Fig. 6). Esto mostró que para una tasa de picos baja, el h-ADF aumenta la sincronía independientemente de la actividad media de la red. En conclusión, en nuestro modelo, h-ADF aumenta la sincronización de red y promueve oscilaciones al vincular la fuerza sináptica interpiramidal con la actividad de las interneuronas.