高速スパイキング介在ニューロンからのAutapticおよびSynaptic接触でのGABAの非同期放出による新皮質ネットワークの非同期化

特定の抑制性介在ニューロンのネットワークは、いくつかの形態の新皮質活動で主要な細胞発火を調節します。高速スパイキング（FS）介在ニューロンは、GABA作動性の自己伝播によって強力に自己阻害され、独自の発射ダイナミクスとタイミングを正確に制御することができます。ここでは、FS介在ニューロンでは、活動電位の高周波列車が、FS細胞オートカプセスでの非同期放出が持続するため、遅延して長期にわたるGABA作動性の自己阻害を生成できることを示しています。GABAの非同期放出は、接続されたピラミッド（P）ニューロンで同時に記録されています。非同期および同期自発性リリースは、異なるシナプス前Ca（2+）感度を示しており、異なるCa（2+）センサーに依存していることを示唆しており、小胞の異なるプールを含むことを示唆しています。さらに、非同期放出は、内因性Ca（2+）緩衝液パルブミンによって変調されます。機能的には、非同期放出はFS細胞スパイクの信頼性を低下させ、Pニューロンが着信刺激を正確な発火に統合する能力を低下させます。各FS細胞は多くのPニューロンに接触するため、単一の介在ニューロンからの非同期放出は、ローカルネットワークの大部分を非同期化し、皮質の情報処理を破壊する可能性があります。

Networks of specific inhibitory interneurons regulate principal cell firing in several forms of neocortical activity. Fast-spiking (FS) interneurons are potently self-inhibited by GABAergic autaptic transmission, allowing them to precisely control their own firing dynamics and timing. Here we show that in FS interneurons, high-frequency trains of action potentials can generate a delayed and prolonged GABAergic self-inhibition due to sustained asynchronous release at FS-cell autapses. Asynchronous release of GABA is simultaneously recorded in connected pyramidal (P) neurons. Asynchronous and synchronous autaptic release show differential presynaptic Ca(2+) sensitivity, suggesting that they rely on different Ca(2+) sensors and/or involve distinct pools of vesicles. In addition, asynchronous release is modulated by the endogenous Ca(2+) buffer parvalbumin. Functionally, asynchronous release decreases FS-cell spike reliability and reduces the ability of P neurons to integrate incoming stimuli into precise firing. Since each FS cell contacts many P neurons, asynchronous release from a single interneuron may desynchronize a large portion of the local network and disrupt cortical information processing.