Functional properties of medial and lateral entorhinal cortex

Abstract

Summary: Study of the parahippocampal circuit in rodents has given us a great wealth of knowledge about the processes underlying the formation, maintenance, and retrieval of memories. For a long period, the hippocampus was the focal point of such research until the past decade, during which the importance of entorhinal interactions with the hippocampus have become well-appreciated. However, much of the work on entorhinal cortex has focused on medial entorhinal cortex (MEC), while our understanding of lateral entorhinal cortex (LEC) remains relatively poor. Thus, in this work we examine both medial and lateral entorhinal cortex, in hopes of understanding how their joint interactions with the hippocampus may facilitate memory. In Paper 1, we show that the hexagonal grid pattern is not invariant to environmental geometry – in an environment composed of connected narrow alleys, the grid map instead represents each alley individually. Additionally, the spatial maps in both medial entorhinal cortex and hippocampus remain coherent in this compartmentalized environment, indicating the importance of medial entorhinal-hippocampal interactions for the generation of spatial representation in the brain. In Paper 2, we show that lesioning LEC causes a decrease in the magnitude of hippocampal rate remapping. In contrast, recordings from LEC during rate remapping conditions revealed that cells in LEC do not explicitly code environmental context using changes in firing rate. These two results suggest that rate differences are generated within the hippocampus itself, but that input from LEC aids this proves. In Paper 3, we describe the properties of ‘trace cells’ found in LEC, which may have use in various mnemonic functions. Trace cells can maintain a fine trace of an animal’s experience in a particular location for over two weeks, as well as maintain multiple traces corresponding to distinct experiences an animal has had in a single environment. Through this work, we

Norsk sammendrag: Funksjonelle egenskaper i medial og lateral entorhinalkorteks Forskningen på hippokampus og den omkringliggende parahippokampale hjernebarken har gitt oss rik kunnskap om hvordan minner dannes, vedlikeholdes og fremhentes. Hippokampus var lenge fokuspunktet for denne forskningen, men det siste tiåret har demonstrert et viktig samspill mellom hippokampus og entorhinalkorteks. Mesteparten av denne interessen har vært dedikert den mediale delen av entorhinalkorteks (MEC), mens vår forståelse av den laterale delen av entorhinalkorteks (LEC) forblir relativt begrenset. I dette arbeidet har vi fokusert på både MEC og LEC i håp om å avdekke hvordan deres felles samspill med hippokampus fostrer hukommelsesfunksjon. I Artikkel 1 viser vi at det heksagonale gridmønsteret ikke er invariant i forhold til miljøets geometri –i et miljø med flere smale sammenkoblede korridorer representerte heller gridcellene hver korridor individuelt. I tillegg var disse kompartmentaliserte responsene koherente mellom hippokampus og MEC, som peker til et viktig samspill mellom entorhinalkorteks og hippokampus for å generere stedsrepresentasjon i hjernen. I Artikkel 2 demonstrer vi at eksperimentelt induserte lesjoner i LEC resulterer i nedsatt mengde rateremapping i hippokampus. Uventet viste registreringer fra LEC under rateremappingsforhold at cellene her ikke direkte koder for rateremapping gjennom rateendringer her. Disse resultatene indikerer heller at rateendingene i hippokampus oppstår fra lokale prosesser, men at projeksjoner fra LEC fasiliterer denne prosessen. I Artikkel 3 beskriver vi minnesporceller (trace cells) registrert i LEC, som kan spille flere mulige roller i hukommelsesprosesser. Minnesporceller kunne opprettholde spesifikke spor fra dyrets opplevelser i over to uker, samt opprettholde flere parallelle spor samtidig fra opplevelser i samme miljø. I dette arbeidet har vi tilstrebet å tilføre ny kunnskap om hvordan parahippokampale kretser fungerer.