• norsk
    • English
  • norsk 
    • norsk
    • English
  • Logg inn
Vis innførsel 
  •   Hjem
  • Fakultet for medisin og helsevitenskap (MH)
  • Kavliinstitutt for nevrovitenskap
  • Vis innførsel
  •   Hjem
  • Fakultet for medisin og helsevitenskap (MH)
  • Kavliinstitutt for nevrovitenskap
  • Vis innførsel
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.

Functional segregation in the rat hippocampalentorhinal circuit

Lu, Li
Doctoral thesis
Åpne
Li_Lu_PhD.pdf (Låst)
Fulltext (17.74Mb)
Permanent lenke
http://hdl.handle.net/11250/302139
Utgivelsesdato
2015
Metadata
Vis full innførsel
Samlinger
  • Kavliinstitutt for nevrovitenskap [170]
Sammendrag
NORSK SAMMENDRAG:

Hippocampus-entorhinal systemet spiller en viktig rolle i romlig navigasjon og episodisk

hukommelse hos rotter. Stedceller i hippocampus kan kode både romlig og kontekstuell

informasjon. Som populasjon er disse cellene i stand til å lage ulike representasjoner i respons

til både eksterne endringer i miljøet og interne endringer i dyrets status. Dette gjør

hippocampus i stand til å danne spesifikke minner om hendelser i tid og rom. Subregioner i

hippocampus bidrar ulikt til hippocampus funksjon. De romlige og kontekstuelle

komponentene i hippocampus-aktivitet antas å reflektere innputt fra entorhinal cortex. Den

mediale delen av entorhinal cortex (MEC) har vist seg å overføre romlig informasjon til

hippocampus, noe som lettes ved kobling av hurtige gamma-oscillasjoner mellom MEC og

hippocampus.

Denne avhandlingen fokuserer på rollen til den laterale delen av entorhinal cortex (LEC), dens

forhold til hippocampus mnemoniske funksjon, og den funksjonelle gradienten langs den

tverrgående aksen av hippocampus. Fyringsrateaktivitet og lokal EEG fra både hippocampus

og lateral entorhinal cortex ble registrert i rotter, mens dyrene løp fritt og ble testet i

forskjellige oppgaver.

I artikkel I undersøkte vi graden av fyringsrateendringer i CA3-delen av hippocampus, i

respons til ikke-romlige, kontekstuelle endringer etter bilaterale lesjoner i lateral entorhinal

cortex. Som forventet ble fyringsratekoding i hippocampus kompromittert etter lesjoner, noe

som tyder på en viktig rolle for lateral entorhinal cortex i hvordan hippocampus koder

kontekstuell informasjon. I artikkel II observerte vi at når rottene lære å bruke luktsignaler for

å veilede sin atferd i romlig navigasjon, medførte det en økning av lateral entorhinalhippocampus

kopling i EEG mellom 20–40 Hz. I tillegg utviklet de primære nevronene i

begge områdene en luktselektiv fyring over tid i løpet av læringsfasen. Vi konkluderte med at

synkroniseringen av 20–40 Hz oscillasjoner mellom laterale entorhinal cortex og

hippocampus er en viktig mekanisme for lukt og romlig assosiativ hukommelse. Vi har også

lagt merke til en proximo-distal segregering av CA1 funksjon i luktguidet læring. I artikkel III

viste vi at evnen til å skille ulike erfaringer fra det samme miljøet ble gradvis redusert fra den

proksimale enden av CA3 til den distale spissen av CA3 og CA2, også evnen til å danne unike

representasjoner for forskjellige miljøer falt kraftig i den distale spissen av CA3 og CA2.

Dette funksjonelle mangfoldet i CA3-CA2 aksen speiler gradienter i genuttrykk og tilkobling

Til sammen indikerer disse funnene en kritisk rolle for hvordan laterale entorhinal cortex kan

kode for kontekstuell informasjon i hippocampus, og hvordan overføring av lukt / ikke-romlig

informasjon fra lateral entorhinal cortex til hippocampus lettes ved kobling av 20–40 Hz

oscillasjoner. Hippocampus CA1 og CA3 er funksjonelt segregerte langs den tverrgående

aksen, noe som sammenfaller med gradienter i anatomi og elektrofysiologiske egenskaper.

CA2-delen av hippocampus står for unike bidrag til hippocampus funksjon, og er mer enn en

enkel utvidelse av CA3. Resultatene fra avhandlingen støtter ideen om parallelle

prosesseringsbaner i hippocampus-entorhinal-kretsen, og foreslår ytterligere to segregerte

traséer i hippocampus. Dette vil hjelpe oss å forstå den funksjonelle organiseringen av

hippocampus-entorhinal-kretsen i rotter, og kan gi oss nye ideer for å forstå mekanismene i

den menneskelige hjernen.
 
SUMMARY:

The hippocampal-entorhinal system plays an important role in spatial navigation and episodic

memory in the rat. The place cells in the hippocampus can code both spatial and contextual

information. These cells, as a population, are able to create different representations in

response to both external changes to the environment and internal changes of the animal

status. This allows the hippocampus to form specific memories about the events happened at

particular time and space. Subregions of the hippocampus have different contributions to the

hippocampal function. The spatial and contextual components of the hippocampal activity are

thought to reflect inputs from the entorhinal cortex. The medial entorhinal cortex has been

shown to transfer spatial information to the hippocampus, facilitated by the coupling of fast

gamma oscillation between these two areas.

This thesis focuses on the role of the lateral entorhinal cortex in hippocampal mnemonic

function and the functional gradient along the transverse axis of the hippocampus. Spike

activities and local field potentials from the hippocampus and the lateral entorhinal cortex

were recorded in freely behaving rats, when the animals were tested in various types of tasks.

In paper I we examined the degree of firing rate changes in CA3 of the hippocampus in

response to non-spatial contextual changes after bilateral lesions in the lateral entorhinal

cortex. As expected, the rate coding of the hippocampus was compromised after the lesions,

suggesting an important role of the lateral entorhinal cortex in hippocampal coding of

contextual information. In paper II we observed that when the rats learn to use the odor cues

to guide their behavior in spatial navigation, an increase of lateral entorhinal-hippocampal

coupling within 20–40 Hz range was observed. In addition, the principal neurons in both areas

slowly developed odor-selective firing during learning. We concluded that the

synchronization of 20–40 Hz oscillations between the lateral entorhinal cortex and the

hippocampus is a key mechanism for olfactory-spatial associative memory. We also noticed a

proximo-distal segregation of CA1 function in olfactory guided learning. In paper III we

showed that the ability in distinguishing experiences in the same environment decreased

gradually from proximal tip of CA3 to distal tip of CA3 and CA2, and the ability to form

uncorrelated representations for different environments dropped sharply in distal tip of CA3

and CA2. The functional diversity of CA3-CA2 axis mirrors gradients in gene expression and

connectivity.

Together, these findings reveal a critical role of the lateral entorhinal cortex in hippocampal

contextual coding, and the transmission of olfactory/non-spatial information from the lateral

entorhinal cortex to the hippocampus is facilitated by the coupling of 20–40 Hz oscillations.

The hippocampal CA1 and CA3 are functionally segregated along the transverse axis,

coincide with the gradients in anatomy and electrophysiological properties. The hippocampal

CA2 has unique contribution to the hippocampal function, more than a simple extension of

CA3. The results of the thesis support the view of parallel processing streams in the

hippocampal-entorhinal circuit, and suggest another two segregated pathways in the

hippocampus, which will help us to understand the functional organization of the

hippocampal-entorhinal circuit in the rat and might provide us hints to understand the

mechanisms in the human brain as well.
 
Består av
Paper 1: Lu, Li; Leutgeb, Jill Kristin; Tsao, Albert; Henriksen, Espen Joakim; Leutgeb, Stefan; Barnes, Carol; Witter, Menno; Moser, May-Britt; Moser, Edvard Ingjald. Impaired hippocampal rate coding after lesions of the lateral entorhinal cortex. Nature Neuroscience 2013 ;Volum 16.(8) s. 1085-1093 Is not included due to copyright available at http://dx.doi.org/10.1038/nn.3462

Paper 2: Igarashi, Kei M; Lu, Li; Colgin, Laura Lee; Moser, May-Britt; Moser, Edvard Ingjald. Coordination of entorhinal-hippocampal ensemble activity during associative learning. Nature 2014 ;Volum 510.(7503) s. 143-147 Is not included due to copyright available at http://dx.doi.org/10.1038/nature13162

Paper 3: Lu, L., Igarashi, K. M., Witter, M. P., Moser, E. I. & Moser, M. -B.. Impaired hippocampal rate coding after lesions of the lateral entorhinal cortex. The manuscript has been acccepted and published in Neuron. 2015 Sep 2;87(5):1078-92. the final version is available at http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2015.07.007 © 2015 This manuscript version is made available under the CC-BY-NC-ND 4.0 license http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Utgiver
NTNU
Serie
Doctoral thesis at NTNU;2015:201

Kontakt oss | Gi tilbakemelding

Personvernerklæring
DSpace software copyright © 2002-2019  DuraSpace

Levert av  Unit
 

 

Bla i

Hele arkivetDelarkiv og samlingerUtgivelsesdatoForfattereTitlerEmneordDokumenttyperTidsskrifterDenne samlingenUtgivelsesdatoForfattereTitlerEmneordDokumenttyperTidsskrifter

Min side

Logg inn

Statistikk

Besøksstatistikk

Kontakt oss | Gi tilbakemelding

Personvernerklæring
DSpace software copyright © 2002-2019  DuraSpace

Levert av  Unit