Die Langzeit-Depression in der lateralen Amygdala

Abstract

Diese Arbeit beschäftigte sich mit der LTD in der lateralen Amygdala, einer Struktur, die in engem Zusammenhang mit Emotionen und Prozessen des Lernens steht. Ähnlich der LTP stellt die LTD einen physiologischen Mechanismus neuronaler Plastizität dar. Dazu konnte in mehreren Studien gezeigt werden, dass die LTD in verschiedenen Hirnstrukturen induzierbar und von verschiedenen Rezeptorsystemen abhängig war. Zum Zeitpunkt der Experimente dieser Arbeit existierte nur eine Arbeit zur LTD in der Amygdala an coronalen Hirnschnitten. Alle Experimente der vorliegenden Arbeit wurden an horizontalen Hirnschnitten durchgeführt. Es war möglich, bei extrazellulären Messungen sowohl durch intranukleäre Reizung als auch bei der Stimulation in der externen Kapsel eine stabile LTD zu erzeugen. Durch den Wegfall der Afferenzen vom entorhinalen Kortex kam es zu einer deutlichen Abschwächung der LTD. Die extrazellulären Ergebnisse der intranukleären Messungen konnten auch durch intrazelluläre Ableitungen bestätigt werden. Dabei war die Wahrscheinlichkeit, eine LTD auszulösen größer als in der coronalen Schnittpräparation. In der lateralen Amygdala konnten wir zeigen, dass NMDA-, GABA- sowie metabotrope Glutamatrezeptoren an der Ausbildung einer LTD beteiligt sind und durch entsprechende Antagonisten die LTD verhindert werden konnte. Der Grad der synaptischen Depression war in diesen Experimenten unabhängig vom Geschlecht. Unterschiede wurden aber an Tieren verschiedener Anbieter gefunden. Daraus resultierte ein unterschiedlicher Einfluss des GABAergen Systems auf die Induktion der LTD. Es gibt mehrere Paradigmen der LTD-Induktion. Durch niederfrequente Reizung (LFS, 900 Pulse, 1 Hz) und Thetapulsstimulation (TPS, 8 Hz, 150 s) konnte jeweils eine stabile LTD erzeugt werden. Dabei verursachte die niederfrequente Stimulation eine ausgeprägtere LTD im Vergleich zur Thetapulsstimulation. Die LTD ist aber keine statische Veränderung der neuronalen Plastizität. Durch Paradigmen der LTP- Induktion war die LTD nach 20 Minuten einerseits durch Thetaburststimulation reversibel, d. h., die Induktion der synaptischen Transmission wurde blockiert. Andererseits konnte durch hochfrequente Stimulation (HFS) eine größere Amplitude der LTP als in vergleichbaren Messungen zur LTP ohne vorangestellte LFS induziert werden, was man möglicherweise als „Priming“-Effekt im Rahmen der Metaplastizität interpretieren könnte. Gegenwärtig ist die funktionelle Bedeutung der LTD im Gehirn nur ansatzweise verstanden. Weitere Untersuchungen müssen folgen, um dieses Phänomen und seine Bedeutung für Mechanismen des Lernens und Gedächtnisses explizit aufzuklären.

This study has investigated LTD in the lateral amygdala, a structure which is involved in processes of emotions and learning mechanisms. Comparable to LTP, LTD represents a physiological mechanism of neuronal plasticity. Therefore, many studies have shown that LTD can induce in various brain structures and is dependent on different receptor systems. At the time of our experiments, there existed only one study that demonstrated LTD in the amygdala in coronal slices. All experiments of this investigation were performed in horizontal slices. In extracellular recordings induction of stable LTD was possibly both by stimulation within the lateral nucleus and by stimulation of fibers running through the external capsule. Deafferentation of the entorhinal input to the amygdala resulted in a weaker LTD. Results obtained in extracellular recordings could be verified by recordings with the sharp microelectrode. In comparison with the data from the literature obtained in coronal slices, the probability to induce LTD is higher in horizontal slices. We have shown that NMDARs, GABARs and metabotropic glutamate receptors are involved in the mediation of LTD and that receptor-specific antagonists blocked the LTD. The strength of synaptic depression was not gender-dependent. However, die magnitude of LTD was dependent from the breeding conditions of rats, derived from different providers. Our results show that these different breeding conditions seem to influence the strength of the GABAergic system during induction of LTD. There exist several paradigms of LTD induction. The low frequency stimulation (LFS, 900 pulses at 1 Hz) and theta pulse stimulation (TPS, 8 Hz, 150 sec) resulted in reliable LTD. However, LFS evoked a stronger LTD that TPS. LTD is not a static phenomenon of neuronal plasticity. We could induce a reversal of LTD by application of theta burst stimulation 20 min after LFS. In contrast, high frequency stimulation at the same time point caused an increase in field potential amplitude higher than that obtained when high frequency stimulation was given alone. This LFS-induced enhancement might be interpreted as “priming” effect and might represent a form of metaplasticity. At present, the function of LTD in the brain is not completely understood. Further investigations have to follow to understand this phenomenon and its importance for the mechanisms of learning and memory.