Hoge I(h) kanaaldichtheid in de distale apicale dendriet van laag V piramidale cellen verhoogt bidirectionele verzwakking van EPSPs

Ondanks de rijkdom aan recent onderzoek naar actieve signaalvoortplanting langs de dendrieten van laag V neocorticale piramidale neuronen, is er nog steeds weinig bekend over het verkeer van subdrempel synaptische signalen. Wij presenteren een studie met behulp van drie gelijktijdige hele cel opnamen op de apicale dendrieten van deze cellen in acute rat hersenen plakjes om de verspreiding en verzwakking van spontane excitatoire postsynaptische potentialen (sEPSPs) te onderzoeken. Gelijke stroominjecties op elk van een paar plaatsen gescheiden door ongeveer 500 microm op de apicale dendriet resulteerden in gelijke spanningstransiënten op de andere plaats (“wederkerigheid”), waardoor lineair gedrag van het neuron werd onthuld. De gemiddelde schijnbare “lengteconstanten” van de apicale dendriet waren 273 en 446 microm voor somatopetale en somatofugale sEPSPs, respectievelijk. Reeksen kunstmatige EPSP’s vertoonden geen temporele sommatie. Blokkade van de hyperpolarisatie-geactiveerde kationstroom (I(h)) resulteerde in minder verzwakking met 17% voor somatopetale en met 47% voor somatofugale sEPSPs. Een uitgesproken locatie-afhankelijke temporele sommatie van EPSP treinen werd waargenomen. De subcellulaire distributie en biofysische eigenschappen van I(h) werden bestudeerd in cel-attached patches. Binnen minder dan ongeveer 400 microm van het soma werd een lage dichtheid van ongeveer 3 pA/microm(2) gevonden, die toenam tot ongeveer 40 pA/microm(2) in de apicale distale dendriet. I(h) vertoonde activerings- en deactiveringskinetiek met tijdsconstanten sneller dan 40 ms en een half-maximale activering bij -95 mV. Deze bevindingen suggereren dat integratie van synaptische input naar de apicale tuft en de basale dendrieten ruimtelijk onafhankelijk plaatsvindt. Dit is te wijten aan een hoge I(h) kanaaldichtheid in de apicale tuft die de elektrotonische afstand tussen deze twee compartimenten vergroot in vergelijking met een passieve dendriet.