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Serotonin 1A receptor functions during development to refine the dendritic arbor of principal hippocampal neurons

Ferreira, Tiago

German Title: Serotoninrezeptor 1A Funktionen während der Entwicklung, um die dendritischen arbor der wichtigsten Hippocampus-Neuronen

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Abstract

Mice lacking the serotonin receptor 1A (Htr1a) display increased anxiety behavior, a phenotype that depends on the expression of the receptor in the forebrain during the third through fifth postnatal weeks. Within the forebrain, Htr1a is prominently expressed in the soma and dendrites of CA1 pyramidal neurons of the hippocampus that during this period undergo rapid synapse formation and dendritic growth. Consistent with a possible role of Htr1a in synaptic maturation, CA1 pyramidal neurons in the Htr1a knockout mice show increased ramification of oblique dendrites and increased excitability to Schaffer collateral inputs. These findings suggest that Htr1a may shape hippocampal circuits by directly modulating dendritic growth. The experiments here described show that in vivo pharmacological blockade of the receptor during the third through fifth postnatal weeks is sufficient to reproduce the increased branching of oblique dendrites seen in Htr1a knockout mice. Using dissociated hippocampal cultures we demonstrate that serotonin functions through Htr1a to attenuate the motility of dendritic growth cones and reduce their content of filamentous actin. All together, these findings suggest that serotonin modulates actin cytoskeletal dynamics in hippocampal neurons during a limited developmental period to restrict dendritic growth and achieve a long-term adjustment of synaptic inputs.

Translation of abstract (German)

Mäuse, denen der Serotoninrezeptor 1A (Htr1a) fehlt, zeigen erhöhtes Angstverhalten, ein Phänotyp, der von der Expression des Rezeptors im Vorderhirn während der dritten bis fünften Woche nach der Geburt abhängt. Innerhalb des Vorderhirns ist Htr1a stark in den Somata und Dendriten der CA1 Pyramidalneuronen des Hippocampus exprimiert, die in dieser Periode schnelle Synapsenbildung und Dendritenwachstum durchmachen. Übereinstimmend mit einer möglichen Rolle von Htr1a im Reifungsprozess von Synapsen zeigen CA1 Pyramidalneuronen in den Htr1a Knockoutmäusen verstärkte Verzweigung apikaler somanaher Dendriten und erhöhte Erregbarkeit durch Inputs über die Schaffer-Kollaterale. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass Htr1a Hippocampus-Schaltkreise formen könnte indem es direkt das Dendritenwachstum moduliert. In dieser Studie zeigen wir, dass pharmakologische in vivo Blockade des Htr1a Rezeptors während der dritten bis fünften Woche nach der Geburt ausreicht, um die verstärkte Verzweigung apikaler somanaher Dendriten, die in Htr1a Knockoutmäusen gesehen worden war, zu reproduzieren. Durch Verwendung dissoziierter Hippocampus-Kulturen zeigen wir, dass Serotonin über Htr1a wirkt, um die Bewegungsfähigkeit dendritischerWachstumskegel zu vermindern und deren Gehalt an filamentösem Aktin zu reduzieren. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass Serotonin die Dynamik des Aktinzytoskeletts in Hippocampusneuronen während einer begrenzten Entwicklungsperiode moduliert, um das Dendritenwachstum einzuschränken und eine Langzeitanpassung synaptischer Inputs zu erreichen. iv

Item Type: Dissertation
Supervisor: Holstein, Prof. Dr. Thomas
Date of thesis defense: 22 May 2009
Date Deposited: 25 May 2009 11:36
Date: 2009
Faculties / Institutes: Service facilities > Centre for Organismal Studies Heidelberg (COS)
Subjects: 570 Life sciences
Controlled Keywords: Angst, Actin, Actin-Filament, Dendrit, Serotonin
Uncontrolled Keywords: Serotonin , 5-HT , 5-HT1a , Htr1a , Dendrite , Growth Cone , Morphometrics , Motility , Dbl , Actin
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