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The role of the Cholinergic System on Plasticity in the Basolateral Nucleus of the Amygdala

Cline, Brandon H.

German Title: Die Rolle des cholinergen Systems auf Plastizität in der basolateralen Amygdala

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Abstract

The amygdala and the cholinergic system play important roles in learning and memory. The amygdala receives substantial cholinergic innervation and in itself ex-presses differences in this innervation. p75NTR is one of the primary receptors of cho-linergic neurons and transgenic mice that are missing exon IV of the p75 neurotro-phin receptor locus, display a change in cholinergic innervation. The loss of p75NTR can induce changes in learning and memory so it was hypothesized p75EXIV animals would display an enhancement in cholinergic induced plasticity in the amygdala, due to increased cholinergic innervation in these mice, and a difference between the BL and La nuclei would be seen. As expected, ChAT immunohistochemistry showed a stark difference in cholinergic innervation between the BL and La nuclei of the amyg-dala. Field potential recordings, as well as PPF and LTP, did not show any differences between BL and La in wt animals therefore sharp microelectrode recording and a standard plateau firing paradigm were used to determine intrinsic differences in pro-jection neurons for the BL and La nuclei. Sharp recordings revealed a difference in plateau firing induction for BL neurons as well as a hyperpolarizing membrane deflec-tion. As in wt animals, there were no differences seen between the BL and La for field recordings in ko mice; although, paired pulse facilitation and LTP elucidated a reduction in transmitter release as well as disrupted postsynaptic maintenance in p75EXIV animals as compared to wt. Field potential recordings with cholinergic chal-lenge also indicated a difference in cholinergic signaling in p75EXIV animals. In contrast with the original hypothesis, p75EXIV animals did not display an enhancement of cho-linergic induced plasticity in the amygdala but rather impairment.

Translation of abstract (German)

Die Amygdala und das cholinerge System spielen eine wichtige Rolle bei Lern- und Gedächtnisprozessen. Die Amygdala wird sehr reichhaltig von cholinergen Fasern innerviert und zeigt dabei in sich selbst ausgeprägte Unterschiede bezüglich dieser Innervation. P75NTR ist einer der primären Rezeptoren cholinerger Neurone und transgene Mäuse, welchen der Gen-Lokus Exon IV des p75-Neurotrophinrezeptors fehlt, haben eine phänotypisch deutlich veränderte cholinerge Innervation. Der Verlust des P75-Neurotrophinrezeptors kann Veränderungen bezüglich von Lern- und Gedächtnisprozessen induzieren. Bei entsprechenden transgenen P75ExIV-Mäusen wurde eine durch das cholinerge System induzierte erhöhte Plastizität in der Amygdala aufgrund der hier generell reichhaltigeren cholinergen Innervation und diesbezüglich auch Unterschiede zwischen BL- und La-Nukleus postuliert. ChAT-immunohistochemische Untersuchungen zeigten dabei erwartungsgemäß, dass sich die entsprechende Innervation bei beiden Kernen erheblich unterscheidet. Durch extrazelluläre Feldpotentialableitungen (fEPSPs), sowohl PPF-Messungen und auch Registrierung der LTP, konnten bei Wildtyp-Mäusen keine Unterschiede zwischen BL- und La-Kern gezeigt werden. Daher wurden intrazelluläre Ableitungen mit der Glasmikroelektrode und standartisierte plateau-firing Paradigmen angewandt, um etwaige Unterschiede bezüglich der intrinsischen Eigenschaften der jeweiligen Projektionsneurone beider Kerne zu untersuchen. So konnte gezeigt werden, das die Induktion des plateau firing bei BL-Neuronen und La-Neuronen verschieden ist und dass BL-Neuronen eine Hyperpolarisationsablenkung des Membranpotentials zeigen. Bei Knockoutmäusen konnten durch fEPSP-Messungen ebenso keinerlei Unterschiede zwischen BL- und La-Kern festgestellt werden, wenn auch PPF- und LTP-Messungen bei transgenen Tieren im Vergleich zu Wildtypmäusen eine etwas verringerte Transmitterausschüttung sowie einen veränderten Zeitverlauf der LTP aufzeigten. Wurden fEPSPs unter cholinerger Anregung gemessen, war bei den transgenen P75ExIV-Tieren das cholinerge Signaling verändert. Im Gegensatz zur ursprünglichen Hypothese war die durch das cholinerge System induzierte Plastizität in der Amygdala bei P75ExIV-Mäusen nicht erhöht, sondern sogar reduziert.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Unsicker, Prof. Dr. Klaus
Date of thesis defense: 11. April 2011
Date Deposited: 01. Jun 2011 14:05
Date: 2010
Faculties / Institutes: Medizinische Fakultät Heidelberg > Institut für Anatomie und Zellbiologie
Subjects: 570 Life sciences
Controlled Keywords: Cholinerge Nervenzelle, Nervenwachstumsfaktor, Cholinerger Rezeptor, Cholinerges System
Uncontrolled Keywords: p75NTR , Amygdala , LTP , Persistent Firing , mouse
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