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1.
J Neurosci ; 33(34): 13583-99, 2013 Aug 21.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-23966682

RESUMO

In many cortical neurons, HCN1 channels are the major contributors to Ih, the hyperpolarization-activated current, which regulates the intrinsic properties of neurons and shapes their integration of synaptic inputs, paces rhythmic activity, and regulates synaptic plasticity. Here, we examine the physiological role of Ih in deep layer pyramidal neurons in mouse prefrontal cortex (PFC), focusing on persistent activity, a form of sustained firing thought to be important for the behavioral function of the PFC during working memory tasks. We find that HCN1 contributes to the intrinsic persistent firing that is induced by a brief depolarizing current stimulus in the presence of muscarinic agonists. Deletion of HCN1 or acute pharmacological blockade of Ih decreases the fraction of neurons capable of generating persistent firing. The reduction in persistent firing is caused by the membrane hyperpolarization that results from the deletion of HCN1 or Ih blockade, rather than a specific role of the hyperpolarization-activated current in generating persistent activity. In vivo recordings show that deletion of HCN1 has no effect on up states, periods of enhanced synaptic network activity. Parallel behavioral studies demonstrate that HCN1 contributes to the PFC-dependent resolution of proactive interference during working memory. These results thus provide genetic evidence demonstrating the importance of HCN1 to intrinsic persistent firing and the behavioral output of the PFC. The causal role of intrinsic persistent firing in PFC-mediated behavior remains an open question.


Assuntos
Potenciais de Ação/genética , Canais de Cátion Regulados por Nucleotídeos Cíclicos/metabolismo , Função Executiva/fisiologia , Memória/fisiologia , Neurônios/fisiologia , Canais de Potássio/metabolismo , Córtex Pré-Frontal/citologia , Potenciais de Ação/efeitos dos fármacos , Animais , Comportamento de Escolha/efeitos dos fármacos , Canais de Cátion Regulados por Nucleotídeos Cíclicos/genética , Regulação da Expressão Gênica/efeitos dos fármacos , Regulação da Expressão Gênica/fisiologia , Proteínas de Fluorescência Verde/genética , Canais Disparados por Nucleotídeos Cíclicos Ativados por Hiperpolarização , Técnicas In Vitro , Aprendizagem em Labirinto/efeitos dos fármacos , Memória/efeitos dos fármacos , Camundongos , Camundongos Endogâmicos C57BL , Camundongos Transgênicos , Neurônios/efeitos dos fármacos , Neurotransmissores/farmacologia , Técnicas de Patch-Clamp , Canais de Potássio/genética , Aprendizagem Seriada/efeitos dos fármacos , Aprendizagem Seriada/fisiologia , Potenciais Sinápticos/efeitos dos fármacos , Potenciais Sinápticos/genética
2.
J Neurosci ; 30(10): 3813-25, 2010 Mar 10.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-20220016

RESUMO

Reference memory characterizes the long-term storage of information acquired through numerous trials. In contrast, working memory represents the short-term acquisition of trial-unique information. A number of studies in the rodent hippocampus have focused on the contribution of long-term synaptic potentiation (LTP) to long-term reference memory. In contrast, little is known about the synaptic plasticity correlates of hippocampal-based components of working memory. Here, we described a mouse with selective expression of a dominant-negative mutant of the regulatory subunit of protein kinase A (PKA) only in two regions of the hippocampus, the dentate gyrus and area CA1. This mouse showed a deficit in several forms of LTP in both hippocampal subregions and a lowered threshold for the consolidation of long-term synaptic depression (LTD). When trained with one trial per day in a water maze task, mutant mice displayed a deficit in consolidation of long-term memory. In contrast, these mice proved to be more flexible after a transfer test and also showed a delay-dependent increased performance in working memory, when repetitive information (proactive interference) was presented. We suggest that through its bidirectional control over synaptic plasticity PKA can regulate opposing forms of memory. The defect in L-LTP disrupts long-term memory consolidation. The persistence of LTD may allow acquisition of new information by restricting the body of previously stored information and suppressing interference.


Assuntos
Hipocampo/fisiologia , Memória/fisiologia , Plasticidade Neuronal/fisiologia , Animais , Proteínas Quinases Dependentes de AMP Cíclico/fisiologia , Masculino , Camundongos , Camundongos Endogâmicos CBA , Camundongos Transgênicos , Mutação/fisiologia , Vias Neurais/fisiologia , Fatores de Tempo
3.
Neuron ; 49(4): 603-15, 2006 Feb 16.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-16476668

RESUMO

Increased activity of D2 receptors (D2Rs) in the striatum has been linked to the pathophysiology of schizophrenia. To determine directly the behavioral and physiological consequences of increased D2R function in the striatum, we generated mice with reversibly increased levels of D2Rs restricted to the striatum. D2 transgenic mice exhibit selective cognitive impairments in working memory tasks and behavioral flexibility without more general cognitive deficits. The deficit in the working memory task persists even after the transgene has been switched off, indicating that it results not from continued overexpression of D2Rs but from excess expression during development. To determine the effects that may mediate the observed cognitive deficits, we analyzed the prefrontal cortex, the brain structure mainly associated with working memory. We found that D2R overexpression in the striatum impacts dopamine levels, rates of dopamine turnover, and activation of D1 receptors in the prefrontal cortex, measures that are critical for working memory.


Assuntos
Transtornos Cognitivos/genética , Corpo Estriado/metabolismo , Expressão Gênica/fisiologia , Córtex Pré-Frontal/anormalidades , Receptores de Dopamina D2/metabolismo , Adenilil Ciclases/metabolismo , Análise de Variância , Animais , Comportamento Animal/fisiologia , Isótopos de Carbono/farmacocinética , Transtornos Cognitivos/fisiopatologia , Desoxiglucose/farmacocinética , Modelos Animais de Doenças , Agonistas de Dopamina/farmacologia , Antagonistas de Dopamina/farmacocinética , Relação Dose-Resposta a Droga , Doxiciclina/farmacologia , Agonistas de Aminoácidos Excitatórios/toxicidade , Expressão Gênica/efeitos dos fármacos , Glucose/metabolismo , Humanos , Imuno-Histoquímica/métodos , Hibridização In Situ/métodos , Masculino , Memória de Curto Prazo/fisiologia , Camundongos , Camundongos Endogâmicos C57BL , Camundongos Transgênicos , N-Metilaspartato/toxicidade , Córtex Pré-Frontal/lesões , Córtex Pré-Frontal/metabolismo , Córtex Pré-Frontal/fisiopatologia , Ligação Proteica/efeitos dos fármacos , Proteínas Proto-Oncogênicas c-fos/metabolismo , Ensaio Radioligante/métodos , Tempo de Reação/genética , Receptores de Dopamina D2/genética , Espiperona/farmacocinética , Fatores de Tempo , Trítio/farmacocinética
4.
Neuron ; 42(6): 947-59, 2004 Jun 24.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-15207239

RESUMO

We studied a mouse model of the haploinsufficiency form of Rubinstein-Taybi syndrome (RTS), an inheritable disorder caused by mutations in the gene encoding the CREB binding protein (CBP) and characterized by mental retardation and skeletal abnormalities. In these mice, chromatin acetylation, some forms of long-term memory, and the late phase of hippocampal long-term potentiation (L-LTP) were impaired. We ameliorated the L-LTP deficit in two ways: (1) by enhancing the expression of CREB-dependent genes, and (2) by inhibiting histone deacetyltransferase activity (HDAC), the molecular counterpart of the histone acetylation function of CBP. Inhibition of HDAC also reversed the memory defect observed in fear conditioning. These findings suggest that some of the cognitive and physiological deficits observed on RTS are not simply due to the reduction of CBP during development but may also result from the continued requirement throughout life for both the CREB co-activation and the histone acetylation function of CBP.


Assuntos
Cromatina/metabolismo , Potenciação de Longa Duração/fisiologia , Memória/fisiologia , Proteínas Nucleares/metabolismo , Síndrome de Rubinstein-Taybi/fisiopatologia , Transativadores/metabolismo , Acetilação , Análise de Variância , Animais , Western Blotting/métodos , Fator Neurotrófico Derivado do Encéfalo/metabolismo , Proteína de Ligação a CREB , Linhagem Celular , Cromatina/classificação , Condicionamento Psicológico , Modelos Animais de Doenças , Dinorfinas/metabolismo , Eletrofisiologia , Embrião de Mamíferos , Potenciais Pós-Sinápticos Excitadores/efeitos dos fármacos , Medo , Feminino , Expressão Gênica , Heterozigoto , Hipocampo/citologia , Hipocampo/efeitos dos fármacos , Hipocampo/fisiopatologia , Humanos , Imuno-Histoquímica , Hibridização In Situ , Técnicas In Vitro , Rim , Potenciação de Longa Duração/efeitos dos fármacos , Potenciação de Longa Duração/genética , Masculino , Aprendizagem em Labirinto , Camundongos , Camundongos Endogâmicos C57BL , Camundongos Transgênicos , Atividade Motora , Inibição Neural , Neurônios/efeitos dos fármacos , Neurônios/fisiologia , Proteínas Nucleares/genética , Inibidores de Fosfodiesterase/farmacologia , Proteínas Proto-Oncogênicas c-fos/metabolismo , Desempenho Psicomotor , Tempo de Reação , Reconhecimento Psicológico , Rolipram/farmacologia , Síndrome de Rubinstein-Taybi/genética , Sinaptofisina/metabolismo , Fatores de Tempo , Transativadores/genética , Transfecção
5.
Neuron ; 34(3): 447-62, 2002 Apr 25.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-11988175

RESUMO

CREB is critical for long-lasting synaptic and behavioral plasticity in invertebrates. Its role in the mammalian hippocampus is less clear. We have interfered with CREB family transcription factors in region CA1 of the dorsal hippocampus. This impairs learning in the Morris water maze, which specifically requires the dorsal hippocampus, but not context conditioning, which does not. The deficit is specific to long-term memory, as shown in an object recognition task. Several forms of late-phase LTP are normal, but forskolin-induced and dopamine-regulated potentiation are disrupted. These experiments represent the first targeting of the dorsal hippocampus in genetically modified mice and confirm a role for CREB in hippocampus-dependent learning. Nevertheless, they suggest that some experimental forms of plasticity bypass the requirement for CREB.


Assuntos
Proteína de Ligação ao Elemento de Resposta ao AMP Cíclico/metabolismo , Proteínas de Ligação a DNA , Hipocampo/fisiologia , Memória/fisiologia , Fatores de Transcrição/metabolismo , Fator 1 Ativador da Transcrição , Animais , Comportamento/fisiologia , Encéfalo/anatomia & histologia , Encéfalo/fisiologia , Proteína de Ligação ao Elemento de Resposta ao AMP Cíclico/genética , Encefalinas/genética , Encefalinas/metabolismo , Feminino , Hipocampo/anatomia & histologia , Humanos , Hibridização In Situ , Potenciação de Longa Duração/fisiologia , Masculino , Aprendizagem em Labirinto , Camundongos , Camundongos Transgênicos , Plasticidade Neuronal/fisiologia , Precursores de Proteínas/genética , Precursores de Proteínas/metabolismo , Fatores de Transcrição/genética , Transcrição Gênica , Transgenes
6.
Neuron ; 39(4): 655-69, 2003 Aug 14.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-12925279

RESUMO

To examine the role of C/EBP-related transcription factors in long-term synaptic plasticity and memory storage, we have used the tetracycline-regulated system and expressed in the forebrain of mice a broad dominant-negative inhibitor of C/EBP (EGFP-AZIP), which preferentially interacts with several inhibiting isoforms of C/EBP. EGFP-AZIP also reduces the expression of ATF4, a distant member of the C/EBP family of transcription factors that is homologous to the Aplysia memory suppressor gene ApCREB-2. Consistent with the removal of inhibitory constraints on transcription, we find an increase in the pattern of gene transcripts in the hippocampus of EGFP-AZIP transgenic mice and both a reversibly enhanced hippocampal-based spatial memory and LTP. These results suggest that several proteins within the C/EBP family including ATF4 (CREB-2) act to constrain long-term synaptic changes and memory formation. Relief of this inhibition lowers the threshold for hippocampal-dependent long-term synaptic potentiation and memory storage in mice.


Assuntos
Proteínas Estimuladoras de Ligação a CCAAT/antagonistas & inibidores , Memória/fisiologia , Plasticidade Neuronal/fisiologia , Sinapses/fisiologia , Fatores de Transcrição/antagonistas & inibidores , Fatores de Transcrição/biossíntese , Fator 4 Ativador da Transcrição , Animais , Western Blotting , Proteínas Estimuladoras de Ligação a CCAAT/genética , Eletrofisiologia , Regulação da Expressão Gênica/fisiologia , Hipocampo/fisiologia , Imuno-Histoquímica , Hibridização In Situ , Potenciação de Longa Duração/fisiologia , Aprendizagem em Labirinto/fisiologia , Camundongos , Camundongos Transgênicos , Técnicas de Cultura de Órgãos , Células PC12 , Análise de Componente Principal , Ratos , Fator de Transcrição CHOP , Fatores de Transcrição/genética
7.
Psychopharmacology (Berl) ; 211(1): 33-42, 2010 Jul.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-20422403

RESUMO

RATIONALE: Previous studies have shown that blockade of metabotropic glutamate 5 receptors (mGluR5) results in inhibition of nicotine self-administration in experimental animals. However, these studies have not established the behavioural mechanisms which mediate these effects or the extent to which the effects of mGluR5 antagonism on nicotine self-administration reflect a selective attenuation of nicotine reinforcement. OBJECTIVES: To investigate the effects of antagonising mGluR5 receptors on psychopharmacological responses to nicotine measured using conditioned and unconditioned behaviours. RESULTS: 2-Methyl-6-(phenylethynyl)-pyridine (MPEP) significantly (P < 0.01) reduced nicotine self-administration and attenuated (P < 0.01) the ability of non-contingent nicotine to enhance the reinforcing properties of a weak reinforcer (extinguishing the house light in an operant chamber). It also attenuated (P < 0.05) the much lower levels of responding for this reinforcer measured in control animals treated with saline. MPEP did not attenuate the increase in locomotor activity induced by acute and repeated nicotine in animals habituated on the test day to the test environment. Furthermore, it had no significant effects on responding for a palatable food reward. By contrast, MPEP significantly reduced (P < 0.001) conditioned locomotor stimulation evoked by pairing nicotine with a specific environment. CONCLUSION: The results are consistent with the hypothesis that mGluR5 receptors play an important role in mediating the effects of contextual cues in conditioned behavioural responses to nicotine.


Assuntos
Condicionamento Operante/efeitos dos fármacos , Antagonistas de Aminoácidos Excitatórios/farmacologia , Atividade Motora/efeitos dos fármacos , Nicotina/administração & dosagem , Agonistas Nicotínicos/administração & dosagem , Piridinas/farmacologia , Análise de Variância , Animais , Comportamento Animal/efeitos dos fármacos , Relação Dose-Resposta a Droga , Interações Medicamentosas , Preferências Alimentares/efeitos dos fármacos , Infusões Intravenosas/métodos , Masculino , Aprendizagem em Labirinto/efeitos dos fármacos , Ratos , Ratos Sprague-Dawley , Esquema de Reforço , Autoadministração/métodos , Sacarose/administração & dosagem
8.
Neuron ; 58(1): 104-17, 2008 Apr 10.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-18400167

RESUMO

While most studies have focused on the role of long-term potentiation in behavior, far less is known about the role of long-term depression (LTD). To examine the potential involvement of LTD in learning and memory, we generated transgenic mice that express a fragment of the SV40 small t antigen known to inhibit protein phosphatase 2A (PP2A). Small t antigen expression blocked both stimulus-induced and chemically induced NMDAR-dependent LTD at Schaffer collateral synapses but did not affect potentiation, depotentiation, or mGluR-dependent LTD. This physiological phenotype was associated with deficits in behavioral flexibility in both the Morris water maze and a delayed nonmatch to place T-maze task, suggesting that NMDAR-dependent LTD is required for behavioral flexibility and may act by weakening previously encoded memory traces when new information is learned.


Assuntos
Depressão Sináptica de Longo Prazo/genética , Aprendizagem em Labirinto/fisiologia , Receptores de N-Metil-D-Aspartato/deficiência , Receptores de N-Metil-D-Aspartato/genética , Adaptação Psicológica/fisiologia , Animais , Comportamento Animal/fisiologia , Células HeLa , Humanos , Masculino , Camundongos , Camundongos Endogâmicos C57BL , Camundongos Transgênicos , Ratos , Receptores de N-Metil-D-Aspartato/fisiologia
9.
Proc Natl Acad Sci U S A ; 104(11): 4642-6, 2007 Mar 13.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-17360577

RESUMO

To explore the function of adult hippocampal neurogenesis, we ablated cell proliferation by using two independent and complementary methods: (i) a focal hippocampal irradiation and (ii) an inducible and reversible genetic elimination of neural progenitor cells. Previous studies using these methods found a weakening of contextual fear conditioning but no change in spatial reference memory, suggesting a supportive role for neurogenesis in some, but not all, hippocampal-dependent memory tasks. In the present study, we examined hippocampal-dependent and -independent working memory using different radial maze tasks. Surprisingly, ablating neurogenesis caused an improvement of hippocampal-dependent working memory when repetitive information was presented in a single day. These findings suggest that adult-born cells in the dentate gyrus have different, and in some cases, opposite roles in distinct types of memory.


Assuntos
Hipocampo/patologia , Hipocampo/fisiologia , Memória , Neurônios/metabolismo , Animais , Proliferação de Células , Hipocampo/metabolismo , Masculino , Aprendizagem em Labirinto , Transtornos da Memória/patologia , Memória de Curto Prazo , Camundongos , Camundongos Endogâmicos BALB C , Camundongos Endogâmicos C57BL , Camundongos Transgênicos , Células-Tronco/citologia , Transgenes
10.
Cell ; 123(4): 697-709, 2005 Nov 18.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-16286011

RESUMO

Little is known about the molecular mechanisms of learned and innate fear. We have identified stathmin, an inhibitor of microtubule formation, as highly expressed in the lateral nucleus (LA) of the amygdala as well as in the thalamic and cortical structures that send information to the LA about the conditioned (learned fear) and unconditioned stimuli (innate fear). Whole-cell recordings from amygdala slices that are isolated from stathmin knockout mice show deficits in spike-timing-dependent long-term potentiation (LTP). The knockout mice also exhibit decreased memory in amygdala-dependent fear conditioning and fail to recognize danger in innately aversive environments. By contrast, these mice do not show deficits in the water maze, a spatial task dependent on the hippocampus, where stathmin is not normally expressed. We therefore conclude that stathmin is required for the induction of LTP in afferent inputs to the amygdala and is essential in regulating both innate and learned fear.


Assuntos
Tonsila do Cerebelo/fisiologia , Condicionamento Psicológico/fisiologia , Medo/fisiologia , Estatmina/fisiologia , Tonsila do Cerebelo/metabolismo , Animais , Animais Recém-Nascidos , Comportamento Animal/fisiologia , Córtex Cerebral/metabolismo , Córtex Cerebral/fisiologia , Eletrofisiologia , Expressão Gênica/genética , Regulação da Expressão Gênica no Desenvolvimento/genética , Hipocampo/fisiologia , Imuno-Histoquímica , Hibridização In Situ , Técnicas In Vitro , Potenciação de Longa Duração/fisiologia , Aprendizagem em Labirinto/fisiologia , Transtornos da Memória/genética , Transtornos da Memória/fisiopatologia , Camundongos , Camundongos Knockout , Microtúbulos/metabolismo , Vias Neurais/fisiologia , Neurônios/metabolismo , Receptores de GABA-A/fisiologia , Receptores de N-Metil-D-Aspartato/fisiologia , Estatmina/genética , Transmissão Sináptica/fisiologia , Tálamo/metabolismo , Tálamo/fisiologia , Fatores de Tempo , Tubulina (Proteína)/análise
11.
Cell ; 111(6): 905-18, 2002 Dec 13.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-12526815

RESUMO

We identified the Grp gene, encoding gastrin-releasing peptide, as being highly expressed both in the lateral nucleus of the amygdala, the nucleus where associations for Pavlovian learned fear are formed, and in the regions that convey fearful auditory information to the lateral nucleus. Moreover, we found that GRP receptor (GRPR) is expressed in GABAergic interneurons of the lateral nucleus. GRP excites these interneurons and increases their inhibition of principal neurons. GRPR-deficient mice showed decreased inhibition of principal neurons by the interneurons, enhanced long-term potentiation (LTP), and greater and more persistent long-term fear memory. By contrast, these mice performed normally in hippocampus-dependent Morris maze. These experiments provide genetic evidence that GRP and its neural circuitry operate as a negative feedback regulating fear and establish a causal relationship between Grpr gene expression, LTP, and amygdala-dependent memory for fear.


Assuntos
Tonsila do Cerebelo/fisiologia , Medo , Memória , Transdução de Sinais , Tonsila do Cerebelo/anatomia & histologia , Animais , Eletrofisiologia , Peptídeo Liberador de Gastrina/biossíntese , Peptídeo Liberador de Gastrina/fisiologia , Biblioteca Gênica , Hipocampo , Imuno-Histoquímica , Hibridização In Situ , Aprendizagem em Labirinto , Memória de Curto Prazo , Camundongos , Camundongos Endogâmicos C57BL , Camundongos Knockout , Modelos Biológicos , Neurônios/fisiologia , Receptores da Bombesina/biossíntese , Receptores da Bombesina/fisiologia , Fatores de Tempo
12.
Cell ; 119(5): 719-32, 2004 Nov 24.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-15550252

RESUMO

The importance of long-term synaptic plasticity as a cellular substrate for learning and memory is well established. By contrast, little is known about how learning and memory are regulated by voltage-gated ion channels that integrate synaptic information. We investigated this question using mice with general or forebrain-restricted knockout of the HCN1 gene, which we find encodes a major component of the hyperpolarization-activated inward current (Ih) and is an important determinant of dendritic integration in hippocampal CA1 pyramidal cells. Deletion of HCN1 from forebrain neurons enhances hippocampal-dependent learning and memory, augments the power of theta oscillations, and enhances long-term potentiation (LTP) at the direct perforant path input to the distal dendrites of CA1 pyramidal neurons, but has little effect on LTP at the more proximal Schaffer collateral inputs. We suggest that HCN1 channels constrain learning and memory by regulating dendritic integration of distal synaptic inputs to pyramidal cells.


Assuntos
Dendritos/fisiologia , Canais Iônicos/metabolismo , Memória/fisiologia , Proteínas do Tecido Nervoso/metabolismo , Plasticidade Neuronal/fisiologia , Células Piramidais/fisiologia , Transmissão Sináptica/genética , Animais , Canais de Cátion Regulados por Nucleotídeos Cíclicos , Dendritos/ultraestrutura , Hipocampo/citologia , Hipocampo/fisiologia , Canais Disparados por Nucleotídeos Cíclicos Ativados por Hiperpolarização , Canais Iônicos/genética , Potenciação de Longa Duração/genética , Masculino , Camundongos , Camundongos Knockout , Proteínas do Tecido Nervoso/genética , Via Perfurante/metabolismo , Canais de Potássio , Células Piramidais/citologia , Percepção Espacial/fisiologia , Sinapses/genética , Sinapses/metabolismo , Ritmo Teta
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