The anterior piriform cortex (aPCx) is a three layered paleocortex receiving afferent inputs from the olfactory bulb as well as local and long-range associational inputs. Neurons in layer 2 are segregated into layer 2A and layer 2B according to their position, morphology and implementation in the sensory and associative circuits. The dendritic architecture of these neurons is determined during postnatal development and plays an important role for the functionality and circuit integration of the two cell types. Here, confocal imaging, electrophysiology, morphometry and Ca2+ imaging, were combined in order to study the development of the dendritic arborizations for both subtypes of layer 2 neurons. Three different growth phases were identified: branch complexity determination, branch elongation and pruning, occurring at different time windows during development. Layer 2A and layer 2B neurons showed morphological differences between their apical and basal dendrites from the very first postnatal days; as well as phase-specific differences during development associated to differences in circuit implementation. During the first postnatal week, early spontaneous network activity in layer 2 of the aPCx displayed differences between layer 2A and layer 2B neurons in their functional connectivity, reflected in the morphological dissimilarities between their basal dendritic trees during the period of branch complexity determination. Additionally, strong differences in growth phase three were observed. Pruning was exclusive for layer 2B neurons and selective for apical dendrites receiving layer 1A sensory inputs. These differences between layer 2A and layer 2B cells in their morphological and functional development exhibit the close association between circuit specificity and neuronal development. Finally, synaptic plasticity in the mossy fiber (MF) pathway of the hippocampus in shrews was investigated and compared to mice. Although hippocampal structure in shrews is preserved, short and long-term plasticity at the MF synapsis was lower compared to mice, suggesting different involvement of these synapses in the behavioral outcome of different species.
Der Cortex piriformis anterior (aPCx auf Englisch) ist ein dreischichtiger Paläokortex, der sensorische afferente Eingänge aus dem Riechkolben sowie intracerebrale assoziative Eingänge empfängt. Die Neuronen in Schicht 2 werden nach ihrer Position, Morphologie und Einbindung in die sensorischen und rekurrenten Netzwerke in die Schichten 2A und 2B unterteilt. Die dendritische Architektur dieser Neurone wird während der postnatalen Entwicklung festgelegt und spielt eine wichtige Rolle für die Funktionalität und Netzwerkintegration der beiden Zelltypen. Hier wurden konfokales Imaging, Elektrophysiologie, Morphometrie und Kalzium-Imaging kombiniert, um die Entwicklung der Dendritenbäume für beide Subtypen von Schicht-2-Neuronen zu untersuchen. Es wurden drei verschiedene Wachstumsphasen identifiziert: Bestimmung der Komplexität der Verzweigung, Verlängerung der Verzweigung und strukturelle Vereinfachung, die in verschiedenen Zeitfenstern während der Entwicklung auftreten. Neurone der Schicht 2A und der Schicht 2B zeigten bereits in den ersten postnatalen Tagen morphologische Unterschiede zwischen ihren apikalen und basalen Dendriten sowie phasenspezifische Unterschiede während der Entwicklung, die mit Unterschieden in der Netzwerkimplementierung verbunden sind. Während der ersten postnatalen Woche zeigte die frühe spontane Netzwerkaktivität in Schicht 2 des aPCx Unterschiede in der funktionellen Konnektivität zwischen Neuronen der Schicht 2A und Schicht 2B, die sich in den morphologischen Unterschieden zwischen ihren basalen Dendritenbäumen während der Bestimmung der Verzweigungskomplexität widerspiegelten. Außerdem wurden starke Unterschiede in der dritten Wachstumsphase beobachtet. Die strukturelle Vereinfachung fand ausschließlich bei Neuronen der Schicht 2B statt und war selektiv für apikale Dendriten, die sensorische Inputs der Schicht 1A erhielten. Diese Unterschiede zwischen Zellen der Schicht 2A und der Schicht 2B in ihrer morphologischen und funktionellen Entwicklung zeigen den engen Zusammenhang zwischen Netzwerkspezifität und neuronaler Entwicklung. Schließlich wurde die synaptische Plastizität des Moosfaser (MF)-Trakts des Hippocampus bei Spitzmäusen untersucht und mit der von Mäusen verglichen. Obwohl die Struktur des Hippocampus bei Spitzmäusen erhalten ist, war die Kurz- und Langzeitplastizität an den MF-Synapsen im Vergleich zu Mäusen geringer, was auf eine unterschiedliche Beteiligung dieser Synapsen an spezifisch adaptierte Verhaltensweisen der beiden Spezies hindeutet.
