Una proiezione eccitatoria diretta dai neuroni dello strato entorinale 6b all'ippocampo contribuisce alla codifica spaziale e alla memoria

Nature Communications volume 13, numero articolo: 4826 (2022) Citare questo articolo

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La formazione dell'ippocampo dei mammiferi (HF) svolge un ruolo chiave in diverse funzioni cerebrali superiori, come la codifica spaziale, l'apprendimento e la memoria. La sua semplice architettura circuitale è spesso vista come un circuito trisinaptico, che elabora l'input proveniente dagli strati superficiali della corteccia entorinale (EC) e lo rimanda ai suoi strati più profondi. Qui, mostriamo che i neuroni eccitatori nello strato 6b del progetto CE del topo a tutte le sottoregioni che comprendono l'HF e ricevono input da CA1, talamo e claustro. Inoltre, il loro output è caratterizzato da correnti postsinaptiche eccitatorie uniche a decadimento lento in grado di guidare potenziali di tipo plateau nei loro obiettivi postsinaptici. L'inibizione optogenetica della via EC-6b influenza la codifica spaziale nei neuroni piramidali CA1, mentre l'ablazione cellulare compromette non solo l'acquisizione di nuove memorie spaziali, ma anche la degradazione di quelle precedentemente acquisite. I nostri risultati forniscono la prova di un ruolo funzionale per i neuroni dello strato corticale 6b nel cervello adulto.

L'ippocampo è una regione corticale del cervello dei mammiferi necessaria per i processi mnemonici e il comportamento legato allo spazio1. Sulla base del lavoro morfologico classico, il circuito della formazione ippocampale (HF) è spesso visto come un anello, che inizia nei due strati superficiali 2 e 3 della corteccia entorinale (EC) e termina nei suoi strati più profondi2,3 dopo essere stato ritrasmesso attraverso le principali sottoregioni dell'ippocampo - giro dentato (DG), CA3 e CA1 - in modo unidirezionale4,5. Alla luce di questa architettura circuitale, è sorprendente che varie manipolazioni degli strati superficiali della CE comportino solo cambiamenti minori nell'attività e nella dinamica dei principali neuroni dell'ippocampo6,7,8,9,10,11. Pertanto, è necessario considerare la presenza di percorsi sinaptici alternativi.

Recentemente abbiamo sviluppato una tecnica per l'etichettatura retrograda transsinaptica basata sulla rabbia affidabile ed efficiente12, che migliora le tecnologie esistenti13,14. Usando questa tecnica, abbiamo scoperto che l'ippocampo non solo riceve input canonici dagli strati 2 e 3 dell'EC, ma anche dai suoi strati profondi, in particolare dallo strato 612. Poiché lo strato 6 costituisce una parte importante dell'EC e contiene un'ampia percentuale di neuroni eccitatori, questa regione del cervello può avere un impatto considerevole sull’attività della rete dell’ippocampo. Ad oggi, i neuroni di questo strato sono stati classificati esclusivamente in base alla loro caratteristica morfologia dendritica polimorfica2,3,15,16. Sebbene sia stato dimostrato che questo strato ospita cellule con schemi di attivazione spazialmente selettivi, che ricordano l'attività delle cellule della griglia17, non è stata eseguita alcuna caratterizzazione molecolare, anatomica, fisiologica o funzionale dettagliata di questa popolazione cellulare.

Una delle maggiori difficoltà nell'analisi della funzione dello strato 6 è la sua complessa organizzazione. Sebbene lo strato corticale 6 sia spesso considerato un singolo strato uniforme, i neuroni dello strato 6b (a volte indicato come strato 718) sono diversi dai neuroni dello strato 6a dal punto di vista dello sviluppo, della genetica e della morfologia19,20. I neuroni dello strato 6b si differenziano molto prima rispetto ai neuroni dello strato 6a ed esprimono diversi marcatori specifici dei neuroni della sottoplacca (SPN), tra cui la complessina 3 (Cplx3), la neurexofilina 4 (Nxph4) e il fattore di crescita del tessuto connettivo (Ctgf)21,22, 23. Sebbene si ritenga generalmente che gli SPN siano una popolazione transitoria24,25, è stata dimostrata la presenza di una frazione persistente di SPN22,26. In particolare, lo strato entorinale 6 è più simile allo strato corticale 6b27, piuttosto che allo strato 6a28, e spesso sembra essere continuo con il sottile strato cellulare che si ritiene rappresenti il ​​resto della sottoplacca18,24,26. Questi risultati aumentano la possibilità che oltre alla loro funzione nello sviluppo corticale24,29,30,31, i neuroni dello strato 6b possano regolare la funzione del circuito nell'ippocampo adulto. Tuttavia, questa ipotesi non è stata verificata direttamente.