Analysis of activity-dependent morphological plasticity of dendritic spines on hippocampal neurons

Abstract

Dendritic spines are the main sites of synaptic input onto excitatory neurons. As recent experiments showed that synaptic activity and especially long-term potentiation (LTP) can modify spine morphology and number, I studied the effect of long-term depression (LTD) on these parameters. I used a local stimulation approach in combination with intracellular recordings and 2-photon-laser-microscopy to spatially restrict the area of induced synaptic activity. My experiments indicate that spine morphology was stable over time with only very little changes occurring following the induction of LTD. The number of large, prominent spine changes was very low. Only small, stubby spines disappeared significantly after local LTD induction.

Abstract

Dendritische Dornen stellen den bevorzugten Ort exitatorischer synaptischer Übertragung zwischen Neuronen im zentralen Nervensystem dar. Es konnte gezeigt werden, dass synaptische Aktivität und Langzeitpotenzierung synaptischer Übertragung (LTP) die Anzahl und Morphologie dendritischer Dornen verändern kann. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob auch Langzeitdepression synaptischer Übertragung (LTD) Anzahl und Morphologie von Dornen verändern kann. Mittels intrazellulärer Ableitung von hippokampalen Pyramidenneuronen und extrazellulärer Stimulation präsynaptischer Fasern konnte LTD induziert und gemessen werden. Zur Untersuchung morphologischer Veränderungen wurde ein Zwei-Photonen Laser Mikroskop benutzt. Meine Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass LTD die Morphologie von grossen Dornen nicht verändert. Im Gegensatz dazu scheint LTD den Abbau kleiner Dornen auszulösen. Da kleine Dornen kleine Synapsen tragen, die nur zu geringer synaptischer Übertragung fähig sind, lassen diese Ergebnisse den Schluss zu, dass LTD bevorzugt den Abbau kleiner, potentiell inaktiverer Synapsen, induziert.

• Item Type: Thesis (Dissertation, LMU Munich)
• Keywords: synaptic plasticity, dendritic spines, long-term depression, morphological plasticity, Two-photon laser microscopy
• Dewey Decimal Classification: 600 Natural sciences and mathematics; 600 Natural sciences and mathematics > 570 Life sciences
• Faculties: Faculty of Biology
• Language: English
• Date Accepted: 06. May 2003
• Persistent Identifier (URN): urn:nbn:de:bvb:19-9914
• Signature of the printed copy: 0001/UMC 13087