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Clonally related visual cortical neurons show similar stimulus feature selectivity

机译：克隆相关的视觉皮层神经元显示相似的刺激特征选择性

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摘要

A fundamental feature of the mammalian neocortex is its columnar organization. In the visual cortex, functional columns consisting of neurons with similar orientation preferences have been characterized extensively, but how these columns are constructed during development remains unclear. The radial unit hypothesis posits that the ontogenetic columns formed by clonally related neurons migrating along the same radial glial fibre during corticogenesis provide the basis for functional columns in adult neocortex. However, a direct correspondence between the ontogenetic and functional columns has not been demonstrated. Here we show that, despite the lack of a discernible orientation map in mouse visual cortex, sister neurons in the same radial clone exhibit similar orientation preferences. Using a retroviral vector encoding green fluorescent protein to label radial clones of excitatory neurons, and in vivo two-photon calcium imaging to measure neuronal response properties, we found that sister neurons preferred similar orientations whereas nearby non-sister neurons showed no such relationship. Interestingly, disruption of gap junction coupling by viral expression of a dominant-negative mutant of Cx26 (also known as Gjb2) or by daily administration of a gap junction blocker, carbenoxolone, during the first postnatal week greatly diminished the functional similarity between sister neurons, suggesting that the maturation of ontogenetic into functional columns requires intercellular communication through gap junctions. Together with the recent finding of preferential excitatory connections among sister neurons, our results support the radial unit hypothesis and unify the ontogenetic and functional columns in the visual cortex.%人们曾提出，在发育过程中，在克隆上相关的rn神经元会沿同一辐射状神经胶质纤维迁移，形rn成由在功能上相似的细胞所构成的团簇。然rn而，这种现象一直没有在实验中发现。现在，rn两个小组演示了决定随后的功能关系的发育中的大脑皮层中的姐妹神经元之间的电耦合。rnSon-Hai Shi及其同事报告，在来自出生后小rn鼠的新皮层组织中，姐妹神经元之间的长距离rn连接是通过在它们之间的化学突触形成之前发rn生的电耦合来维持的。发育过程中间隙连接的rn任何阻断，都会中断姐妹细胞最终的突触连rn接，阻止它们的同步放电。Yang Dan及其同rn事发现，在小鼠视觉皮层中，同一辐射克隆中rn的姐妹神经元有相似的取向偏好。在出生后很rn短时间内中断间隙连接耦合，会降低姐妹神经rn元之间的功能相似性，说明来自在个体发育方rn面相关的神经元的功能性组织的形成需要这种rn形式的神经通信。
机译：哺乳动物新皮层的基本特征是其柱状组织。在视觉皮层中，由具有相似方向偏好的神经元组成的功能性柱子已经得到了广泛的表征，但是在发育过程中如何构造这些柱子尚不清楚。径向单位假说认为，在成皮质过程中，由克隆相关神经元沿着同一径向神经胶质纤维迁移形成的个体发育柱为成年新皮层的功能性柱提供了基础。但是，尚未证明本体列和功能列之间的直接对应关系。在这里，我们显示，尽管在小鼠视觉皮层中没有可辨别的方向图，但在同一径向克隆中的姐妹神经元表现出相似的方向偏好。使用编码绿色荧光蛋白的逆转录病毒载体标记兴奋性神经元的放射状克隆，以及体内双光子钙成像以测量神经元反应特性，我们发现姐妹神经元更喜欢相似的方向，而附近的非姐妹神经元则没有这种关系。有趣的是，在出生后的第一周内，通过病毒表达Cx26显性阴性突变体（也称为Gjb2）或通过每天施用间隙连接阻滞剂羧苄索隆来破坏间隙连接偶联，大大降低了姐妹神经元之间的功能相似性，提示个体发育成功能性柱的成熟需要通过间隙连接的细胞间通讯。结合最近发现的姐妹神经元之间优先性兴奋性连接的发现，我们的结果支持径向单位假说，并统一了视觉皮层中的个体发育和功能列。％有人曾提出，在发育过程中，在克隆上相关的rn神经元会沿同一辐射状神经胶质纤维迁移，形rn成由在功能上相似的细胞所构成的团簇。然而，这种现象一直没有在实验中发现。现在，rn两个小组演示了决定rnSon-Hai Shi及其同事报告，在来自出生后小rn鼠的新皮层组织中，姐妹神经元之间的长距离rn连接是通过在它们之间的化学突触形成之前发rn生的电交换来维持的。发展过程中间隙连接的rn任何中断，都会中断姐妹细胞最终的突触连rn接续，阻止它们的同步放电。YangDan及其同rn事发现，在小鼠视觉皮层中，同时辐射克隆中rn的姐妹神经元有相似的取向预期。在出生后很短的中断中断连接重新连接，会降低姐妹神经元之间的功能相似性，说明来自个体发育方rn面相关的神经元的功能性组织的形成需要这种rn形式的神经通信。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2012年第7401期|p.118-121A1A3|共6页
  • 作者

    Ye Li; Hui Lu; Pei-lin Cheng; Shaoyu Ge; Huatai Xu; Song-Hai Shi; Yang Dan;

  • 作者单位

    Division of Neurobiology, Department of Molecular and Cell Biology, Helen Wills Neuroscience Institute, University of California, Berkeley, California 94720, USA,Howard Hughes Medical Institute, University of California, Berkeley, California 94720, USA;

    Division of Neurobiology, Department of Molecular and Cell Biology, Helen Wills Neuroscience Institute, University of California, Berkeley, California 94720, USA,Howard Hughes Medical Institute, University of California, Berkeley, California 94720, USA;

    Division of Neurobiology, Department of Molecular and Cell Biology, Helen Wills Neuroscience Institute, University of California, Berkeley, California 94720, USA;

    DepartmentofNeurobiology& Behavior, State University of New York at Stony Brook, Stony Brook, New York 11794, USA;

    Developmental Biology Program, Memorial Sloan-Kettering Cancer Centre, 1275 YorkAvenue, New York, New York 10065, USA.;

    Developmental Biology Program, Memorial Sloan-Kettering Cancer Centre, 1275 YorkAvenue, New York, New York 10065, USA.;

    Division of Neurobiology, Department of Molecular and Cell Biology, Helen Wills Neuroscience Institute, University of California, Berkeley, California 94720, USA,Howard Hughes Medical Institute, University of California, Berkeley, California 94720, USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
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  • 正文语种 eng
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