Fast-Spiking Interneurons Supply Feedforward Control of Bursting, Calcium, and Plasticity for Efficient Learning

爆裂 神经科学 生物 突触可塑性 光遗传学 中棘神经元 变质塑性 纹状体 中间神经元 AMPA受体 NMDA受体 抑制性突触后电位 多巴胺 生物化学 受体
作者
Scott F. Owen,Joshua D. Berke,Anatol C. Kreitzer
出处
期刊:Cell [Cell Press]
卷期号:172 (4): 683-695.e15 被引量:111
标识
DOI:10.1016/j.cell.2018.01.005
摘要

Fast-spiking interneurons (FSIs) are a prominent class of forebrain GABAergic cells implicated in two seemingly independent network functions: gain control and network plasticity. Little is known, however, about how these roles interact. Here, we use a combination of cell-type-specific ablation, optogenetics, electrophysiology, imaging, and behavior to describe a unified mechanism by which striatal FSIs control burst firing, calcium influx, and synaptic plasticity in neighboring medium spiny projection neurons (MSNs). In vivo silencing of FSIs increased bursting, calcium transients, and AMPA/NMDA ratios in MSNs. In a motor sequence task, FSI silencing increased the frequency of calcium transients but reduced the specificity with which transients aligned to individual task events. Consistent with this, ablation of FSIs disrupted the acquisition of striatum-dependent egocentric learning strategies. Together, our data support a model in which feedforward inhibition from FSIs temporally restricts MSN bursting and calcium-dependent synaptic plasticity to facilitate striatum-dependent sequence learning.

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