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Impaired representation of space in the hippocampus of GluR-A knockout mice

Resnik, Evgeny

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Abstract

To investigate the role of AMPAR-mediated synaptic transmission in the placespecific firing of the hippocampal CA1 pyramidal cells, we have applied multiple tetrode recording techniques in freely behaving mice with a complete knockout of the GluR-A gene. We have found that place-specific activity of the neurons was significantly impaired in the GluR-A KO mice. The pyramidal cells in GluR-A KO mice formed firing (place)fields, that were: significantly larger (160-200%), less location selective (73%), less direction selective (39%), less stable (53%) and carried less information about the animal’s position (47%) than those cells studied in wild-type mice. Despite the observed positive correlation between the firing field’s properties and the degree of cognitive demands of three employed behavioral paradigms, the spatial firing defects were consistent across the paradigms independent from their complexity. We have also found that deletion of the GluR-A gene slightly reduced (5%) the frequency of the hippocampal theta rhythm, but did not affect relative timing of the pyramidal cell spikes in respect to the theta rhythm. These results demonstrate that GluR-A-containing AMPA receptors are necessary for the normal representation of space in the CA1 region of the hippocampus, which might be necessary for the flexible working memory system.

Translation of abstract (German)

Um die Rolle der AMPAR vermittelten synaptischen Transmission bei der ortsabhängigen Aktivität hippokampaler CA1 Pyramidalzellen zu untersuchen, haben wir Aufzeichnungstechniken mit Mehrfach - Tetroden an sich freilaufenden Mäusen mit defektem GluR-A-Gen vorgenommen. Wir haben gefunden, dass bei den GluR-A Knockout Mäusen die ortsabhängige Aktivität der analysierten Nervenzellen beeinträchtigt war. Die Pyramidenzellen bildeten Aktivitätsfelder aus, die in im Vergleich zu Wildtypgeschwister Mäusen in GluR-A defizienten Mäusen signifikant größer (160-200%), weniger selektiv im Allgemeinen (73%), bezüglich der Richtung (39%) weniger stabil (53%) waren und weniger Information zur Position des Tieres trugen (47%). Trotz der beobachteten positiven Korrelation zwischen den Eigenschaften der Aktivitätsfelder und dem Grad der kognitiven Anforderung der drei hier untersuchten Verhaltensaufgaben, waren die räumlichen Aktivitätsdefizite der GluR-A Knockout Mäuse konsistent und unabhängig von deren Komplexität der Verhaltensaufgabe. Die Frequenz des hippokampalen Theta-Rhythmus war durch den Verlust des funktionellen GluR-A Gens leicht herabsetzt. Das relative Spike-Timing der Pyramidalzellen in Bezug auf den Theta-Rhythmus war jedoch normal. Diese Ergebnisse unterstreichen die Funktion der AMPA Rezeptoren mit GluR-A Untereinheit für eine korrekte, interne räumliche Repräsentation in der CA1-Region des Hippokampus, was wiederum für ein effektives Arbeitsgedächtnis wichtig zu seien scheint.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Sakmann (Prof. Dr.), Bert
Date of thesis defense: 12. December 2007
Date Deposited: 05. Feb 2008 12:30
Date: 2007
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Medical Research
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Hirnforschung, Elektrophysiologie
Uncontrolled Keywords: Hippokampsynaptic transmission , hippocamp , place cell
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