マウスの一次視覚皮質の明確なGABA作動性ニューロンへのシナプス入力の3D超微細構造

シナプスは、脳の複雑な神経ネットワークの基本要素です。シナプスの超微細構造は広く研究されていますが、シナプス入力が異なる種類のニューロンにどのように組織化されるかの違いはまだ完全には理解されていません。ここでは、パルブアルブミン陽性 (PV+) およびソマトスタチン陽性 (SST+) GABA 作動性ニューロンの細胞体からの近位突起の細胞型特異的な超微細構造を、マウスの一次視覚野 (V1) の錐体ニューロンと比較して調べました。連続ブロック面走査型電子顕微鏡。興味深いことに、各タイプのニューロンは独自の方法で興奮性シナプスと抑制性シナプスを組織します。まず、SST+ ニューロンのサブセットは棘状であり、体細胞と樹状突起の両方に棘があることがわかりました。これらのスパインはそれぞれ、最大 8 つのシナプス入力を持つ非常に複雑な構造を持っています。次に、PV+ ニューロンと SST+ ニューロンは、錐体ニューロンよりも強力な興奮性入力を周囲組織に受け取ります。特に、GABA作動性ニューロン上の興奮性シナプスは、多くの場合、複数のシナプスボタンであり、遠位樹状突起上に別のシナプスを形成しています。一方、体細胞近くの抑制性シナプスは、多くの場合、単一標的の複数のブートンでした。まとめると、我々のデータは、体細胞近くのシナプス入力が細胞タイプ間で異なって組織化され、V1 の抑制と興奮のバランスをとるネットワークを形成していることを示しています。

Synapses are the fundamental elements of the brain's complicated neural networks. Although the ultrastructure of synapses has been extensively studied, the difference in how synaptic inputs are organized onto distinct neuronal types is not yet fully understood. Here, we examined the cell-type-specific ultrastructure of proximal processes from the soma of parvalbumin-positive (PV+) and somatostatin-positive (SST+) GABAergic neurons in comparison with a pyramidal neuron in the mouse primary visual cortex (V1), using serial block-face scanning electron microscopy. Interestingly, each type of neuron organizes excitatory and inhibitory synapses in a unique way. First, we found that a subset of SST+ neurons are spiny, having spines on both soma and dendrites. Each of those spines has a highly complicated structure that has up to eight synaptic inputs. Next, the PV+ and SST+ neurons receive more robust excitatory inputs to their perisoma than does the pyramidal neuron. Notably, excitatory synapses on GABAergic neurons were often multiple-synapse boutons, making another synapse on distal dendrites. On the other hand, inhibitory synapses near the soma were often single-targeting multiple boutons. Collectively, our data demonstrate that synaptic inputs near the soma are differentially organized across cell types and form a network that balances inhibition and excitation in the V1.