Serotonin (5-HT) is one of the major neuromodulators present in the mammalian brain and has been shown to play a role in multiple physiological processes. The mechanisms by which 5-HT modulates cortical network activity, however, are not yet fully understood. We investigated the effects of 5-HT on slow oscillations (SOs), a synchronized cortical network activity universally present across species. SOs are observed during anesthesia and are considered to be the default cortical activity pattern. We discovered that (±)3,4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA) and fenfluramine, two potent 5-HT releasers, inhibit SOs within the entorhinal cortex (EC) in anesthetized mice. Combining opto- and pharmacogenetic manipulations with in vitro electrophysiological recordings, we uncovered that somatostatin-expressing (Sst) interneurons activated by the 5-HT2A receptor (5-HT2AR) play an important role in the suppression of SOs. Since 5-HT2AR signaling is involved in the etiology of different psychiatric disorders and mediates the psychological effects of many psychoactive serotonergic drugs, we propose that the newly discovered link between Sst interneurons and 5-HT will contribute to our understanding of these complex topics.
Serotonin (5-HT) ist einer der wichtigsten Neurotransmitter im Gehirn von Säugetieren. Es hat sich gezeigt, dass es eine Rolle bei zahlreichen physiologischen Funktionen wie Stimmung, Lernen und Schlaf spielt. Unser Verständnis über die Wirkung von 5-HT auf neuronale Netzwerke ist jedoch noch begrenzt. Wir haben unsere Aufmerksamkeit auf die Wirkung von 5-HT auf die Netzwerkaktivität im medialen entorhinalen Cortex (mEC) gerichtet. Im mEC ist es möglich, langsame Oszillationen (SOs) sowohl in vivo als auch in vitro aufzuzeichnen. SOs sind eine synchronisierte Netzwerkaktivität, die normalerweise während des Schlafes und der Anästhesie auftritt. Wir entdeckten eine starke unterdrückende Wirkung von 5-HT auf SOs in vitro. Mit einem opto- und pharmakogenetischen Ansatz entdeckten wir, dass Somatostatin-exprimierende (Sst) Interneuronen, die durch den 5-HT2ARezeptor (5-HT2AR) aktiviert werden, eine wichtige Rolle bei der Unterdrückung spielen. Unter Verwendung von Verbindungen, die die Freisetzung von endogenem 5-HT induzieren, untersuchten wir die Wirkung von 5-HT in betäubten Mäusen. In ähnlicher Weise hemmte 5-HT die SOs. Außerdem wurde eine Gruppe von Neuronen bei Freisetzung von 5-HT in Übereinstimmung mit unseren in vitro-Daten aktiviert. Die von uns gesammelten Daten deuten auf eine mögliche Rolle von Sst-Neuronen bei der Vermittlung der nachgeschalteten Effekte von 5-HT auf neuronale Netzwerke hin, ein Befund, der bisher nicht berichtet wurde.
