Kim, Sungmin;Kim, Min-Soo;Park, Kwanghoon;Kim, Hyeon-Joong;Jung, Seok-Won;Nah, Seung-Yeol;Han, Jung-Soo;Chung, ChiHye
Journal of Ginseng Research
/
v.40
no.1
/
pp.55-61
/
2016
Background: A number of neurological and neurodegenerative diseases share impaired cognition as a common symptom. Therefore, the development of clinically applicable therapies to enhance cognition has yielded significant interest. Previously, we have shown that activation of lysophosphatidic acid receptors (LPARs) via gintonin application potentiates synaptic transmission by the blockade of $K^+$ channels in the mature hippocampus. However, whether gintonin may exert any beneficial impact directly on cognition at the neural circuitry level and the behavioral level has not been investigated. Methods: In the current study, we took advantage of gintonin, a novel LPAR agonist, to investigate the effect of gintonin-mediated LPAR activation on cognitive performances. Hippocampus-dependent fear memory test, synaptic plasticity in the hippocampal brain slices, and quantitative analysis on synaptic plasticity-related proteins were used. Results: Daily oral administration of gintonin for 1 wk significantly improved fear memory retention in the contextual fear-conditioning test in mice.We also found that oral administration of gintonin for 1 wk increased the expression of learning and memory-related proteins such as phosphorylated cyclic adenosine monophosphate-response element binding (CREB) protein and brain-derived neurotrophic factor (BDNF). In addition, prolonged gintonin administration enhanced long-term potentiation in the hippocampus. Conclusion: Our observations suggest that the systemic gintonin administration could successfully improve contextual memory formation at the molecular and synaptic levels as well as the behavioral level. Therefore, oral administration of gintonin may serve as an effective noninvasive, nonsurgical method of enhancing cognitive functions.
Kim, Yoo Rim;Shim, Hyun Geun;Kim, Chang-Eop;Kim, Sang Jeong
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
/
v.22
no.4
/
pp.419-425
/
2018
The superficial dorsal horn of the spinal cord plays an important role in pain transmission and opioid activity. Several studies have demonstrated that opioids modulate pain transmission, and the activation of ${\mu}$-opioid receptors (MORs) by opioids contributes to analgesic effects in the spinal cord. However, the effect of the activation of MORs on GABAergic interneurons and the contribution to the analgesic effect are much less clear. In this study, using transgenic mice, which allow the identification of GABAergic interneurons, we investigated how the activation of MORs affects the excitability of GABAergic interneurons and synaptic transmission between primary nociceptive afferent and GABAergic interneurons. We found that a selective ${\mu}$-opioid agonist, [$D-Ala^2$, $NMe-Phe^4$, Gly-ol]-enkephanlin (DAMGO), induced an outward current mediated by $K^+$ channels in GABAergic interneurons. In addition, DAMGO reduced the amplitude of evoked excitatory postsynaptic currents (EPSCs) of GABAergic interneurons which receive monosynaptic inputs from primary nociceptive C fibers. Taken together, we found that DAMGO reduced the excitability of GABAergic interneurons and synaptic transmission between primary nociceptive C fibers and GABAergic interneurons. These results suggest one possibility that suppression of GABAergic interneurons by DMAGO may reduce the inhibition on secondary GABAergic interneurons, which increase the inhibition of the secondary GABAergic interneurons to excitatory neurons in the spinal dorsal horn. In this circumstance, the sum of excitation of the entire spinal network will control the pain transmission.
Layer 2/3 pyramidal neurons (L2/3 PyNs) of the cortex extend their basal dendrites near the soma and as apical dendritic tufts in layer 1, which mainly receive feedforward and feedback inputs, respectively. It is suggested that neuromodulators such as serotonin and acetylcholine may regulate the information flow between brain structures depending on the brain state. However, little is known about the dendritic compartment-specific induction of synaptic transmission in single PyNs. Here, we studied layer-specific serotonergic and cholinergic induction of long-term synaptic plasticity in L2/3 PyNs of the agranular insular cortex, a lateral component of the orbitofrontal cortex. Using FM1-43 dye unloading, we verified that local electrical stimulation to layers 1 (L1) and 3 (L3) activated axon terminals mostly located in L1 and perisomatic area (L2/3). Independent and AMPA receptor-mediated excitatory postsynaptic potential was evoked by local electrical stimulation of either L1 or L3. Application of serotonin (5-HT, 10 μM) induced activity-dependent longterm depression (LTD) in L2/3 but not in L1 inputs. LTD induced by 5-HT was blocked by the 5-HT2 receptor antagonist ketanserin, an NMDA receptor antagonist and by intracellular Ca2+ chelation. The 5-HT2 receptor agonist α-me-5-HT mimicked the LTD induced by 5-HT. However, the application of carbachol induced muscarinic receptor-dependent LTD in both inputs. The differential layer-specific induction of LTD by neuromodulators might play an important role in information processing mechanism of the prefrontal cortex.
Attention deficit/hyperactivity disorder (ADHD) is one of the most common neurodevelopmental disorders, affecting approximately 5% of children. However, the neural mechanisms underlying its development and treatment are yet to be elucidated. In this study, we report that an ADHD mouse model, which harbors a deletion in the Git1 locus, exhibits severe astrocytosis in the globus pallidus (GP) and thalamic reticular nucleus (TRN), which send modulatory GABAergic inputs to the thalamus. A moderate level of astrocytosis was displayed in other regions of the basal ganglia pathway, including the ventrobasal thalamus and cortex, but not in other brain regions, such as the caudate putamen, basolateral amygdala, and hippocampal CA1. This basal ganglia circuit-selective astrocytosis was detected in both in adult (2-3 months old) and juvenile (4 weeks old) $Git1^{\check{s}/\check{s}}$ mice, suggesting a developmental origin. Astrocytes play an active role in the developing synaptic circuit; therefore, we performed an immunohistochemical analysis of synaptic markers. We detected increased and decreased levels of GABA and parvalbumin (PV), respectively, in the GP. This suggests that astrocytosis may alter synaptic transmission in the basal ganglia. Intriguingly, increased GABA expression colocalized with the astrocyte marker, GFAP, indicative of an astrocytic origin. Collectively, these results suggest that defects in basal ganglia circuitry, leading to impaired inhibitory modulation of the thalamus, are neural correlates for the ADHD-associated behavioral manifestations in $Git1^{\check{s}/\check{s}}$ mice.
Extracellular acidification occurs not only in pathological conditions such as inflammation and brain ischemia, but also in normal physiological conditions such as synaptic transmission. Acid-sensing ion channels (ASICs) can detect a broad range of physiological pH changes during pathological and synaptic cellular activities. ASICs are voltage-independent, proton-gated cation channels widely expressed throughout the central and peripheral nervous system. Activation of ASICs is involved in pain perception, synaptic plasticity, learning and memory, fear, ischemic neuronal injury, seizure termination, neuronal degeneration, and mechanosensation. Therefore, ASICs emerge as potential therapeutic targets for manipulating pain and neurological diseases. The activity of these channels can be regulated by many factors such as lactate, $Zn^{2+}$, and Phe-Met-Arg-Phe amide (FMRFamide)-like neuropeptides by interacting with the channel's large extracellular loop. ASICs are also modulated by G protein-coupled receptors such as CB1 cannabinoid receptors and 5-$HT_2$. This review focuses on the physiological roles of ASICs and the molecular mechanisms by which these channels are regulated.
Kim, Jin-Hyuk;Shin, Hong-Kee;Chang, Hyun-Ju;Kim, Hye-Young
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
/
v.5
no.6
/
pp.457-466
/
2001
Glutamate is the most common excitatory amino acid in the brain. Responsiveness of dendrites to the glutamate greatly varies depending on the application sites. Especially, a point of the maximal response to the glutamate of the dendrite is called as 'hot spot'. In our experiment, the responsiveness of the hot spot to the glutamate was investigated in the CA1 pyramidal neuron of the rat hippocampal slice. CNQX, the antagonist of AMPA receptor, blocked 95% of membrane current to the glutamate focal application $(I_{gl}).$ Train ejection of glutamate on one point of the dendrite increased or decreased the amplitude of $I_{gl}$ with the pattern of train, and the changes were maintained at least for 30 min. In some cases, glutamate train ejection also induced calcium dependent action potentials. To evoke long-term change of synaptic plasticity, we adopted ${\theta}-burst$ in the glutamate train ejection. The ${\theta}-burst$ decreased the amplitude of glutamate response by 60%. However, after ${\theta}-burst$ glutamate train ejection, the calcium dependent action potential appeared. These results indicated that the focal application of glutamate on the neuronal dendrite induced response similar to the synaptic transmission and the trains of glutamate ejection modulated the change of AMPA receptor.
Electron tomography (ET) is a useful tool to investigate three-dimensional details based on virtual slices of relative thick specimen, and it requires complicated procedures consisted of image acquisition steps and image processing steps with computer program. Although the complicated step, this technique allows us to overcome some limitations of conventional transmission electron microscopy: (1) overlapping of information in the ultrathin section covering from 30 nm to 90 nm when we observe very small structures, (2) fragmentation of the information when we study larger structures over 100 nm. There are remarkable biological findings with ET, especially in the field of neuroscience, although it is not popular yet. Understanding of behavior of synaptic vesicle, active zone, pooling and fusion in the presynaptic terminal have been enhanced thanks to ET. Some sophisticated models of postsynaptic density with ET and immune labeling are introduced recently. In this review, we introduce principles, practical steps of ET and some recent researches in synapse biology.
Nitric oxide (NO) serves as an evolutionarily conserved signaling molecule that plays an important role in a wide variety of cellular processes. Extensive studies in Drosophila melanogaster have revealed that NO signaling is required for development, physiology, and stress responses in many different types of cells. In neuronal cells, multiple NO signaling pathways appear to operate in different combinations to regulate learning and memory formation, synaptic transmission, selective synaptic connections, axon degeneration, and axon regrowth. During organ development, elevated NO signaling suppresses cell cycle progression, whereas downregulated NO leads to an increase in larval body size via modulation of hormone signaling. The most striking feature of the Drosophila NO synthase is that various stressors, such as neuropeptides, aberrant proteins, hypoxia, bacterial infection, and mechanical injury, can activate Drosophila NO synthase, initially regulating cellular physiology to enable cells to survive. However, under severe stress or pathophysiological conditions, high levels of NO promote regulated cell death and the development of neurodegenerative diseases. In this review, I highlight and discuss the current understanding of molecular mechanisms by which NO signaling regulates distinct cellular functions and behaviors.
Rhee, Jeehae;Park, Kwanghoon;Kim, Ki Chan;Shin, Chan Young;Chung, ChiHye
Molecules and Cells
/
v.41
no.5
/
pp.486-494
/
2018
Recently, we have reported that animals with telomerase reverse transcriptase (TERT) overexpression exhibit reduced social interaction, decreased preference for novel social interaction and poor nest-building behaviors-symptoms that mirror those observed in human autism spectrum disorders (ASD). Overexpression of TERT also alters the excitatory/inhibitory (E/I) ratio in the medial prefrontal cortex. However, the effects of TERT overexpression on hippocampal-dependent learning and synaptic efficacy have not been investigated. In the present study, we employed electrophysiological approaches in combination with behavioral analysis to examine hippocampal function of TERT transgenic (TERT-tg) mice and FVB controls. We found that TERT overexpression results in enhanced hippocampal excitation with no changes in inhibition and significantly impairs long-term synaptic plasticity. Interestingly, the expression levels of phosphorylated CREB and phosphorylated $CaMKII{\alpha}$ were significantly decreased while the expression level of $CaMKII{\alpha}$ was slightly increased in the hippocampus of TERT-overexpressing mice. Our observations highlight the importance of TERT in normal synaptic function and behavior and provide additional information on a novel animal model of ASD associated with TERT overexpression.
In order to evaluate the mechanism of transmission as well as processing of sensory information originating from low-threshold mechanoreceptor in oral and maxillofacial region at primary synaptic region of trigeminal nervous system, vibrissa afferent fibers of adult cat were labeled with intra-axonal HRP injection. Serial sections containing labeled boutons were obtained from the piece of trigeminal interpolar nucleus. Under electron microscope, total 30 labeled boutons were observed, and ultrastructural characteristics, frequency of occurence, synaptic organizations of vibrissa afferent terminals were analysed. The results were as follows: 1. Labeled boutons contained clear, spherical synaptic vesicles with diameter of 45$\sim$55nm. They formed asymmetrical synapse with dendrites showing definite postsynaptic density, larger synaptic cleft, multiple synaptic structures at various regions. With unlabeled axon terminals(p-ending) containing polymorphic synaptic vesicles, they formed symmetrical synapse showing indefinite postsynaptic density and narrower synaptic area. 2. Each labeled bouton formed 1 to 15 synapses, the average of 4.77$\pm$3.37 contacts per labeled bouton, with adjacent neuronal profiles. Relatively complex synaptic organization, which formed synapses with more than 5 neuronal profiles, was observed in a large number(46.7%, n=14) of labeled boutons. 3. Axo-somatic synapse was not observed. The number of axo-dendritic synapse was 1.83$\pm$1.37 per labeled bouton. Majority(85.0%) of axo-dendritic synapses were formed with dendritic shafts, nonprimary dendrites(n=47, 1.57$\pm$1.38/1 bouton), however, synapses formed with primary dendrites(n=6, 0.20$\pm$0.41/1 bouton) or dendritic spines(n=2, 0.07$\pm$0.25/1 bouton) were rare. 4. 76.7%(n=23) of labeled boutons formed axo-axonic synapse (2.93$\pm$2.36/1 bouton) with p-endings containing pleomorphic vesicles. Synaptic triad, in which p-endings formed synapses with labeled boutons and dendrites adjacent to the labeled boutons simultaneoulsy, were also observed in 60.0%(n=18) of labeled boutons. From the above results, vibrissa afferent terminals of adult cat showed distinctive synaptic organization in the trigeminal interpolar nucleus, thus, suggests their correlation with the function of the trigeminal interpolaris nucleus, which participates in processing of complex sensory information such as two-point discrimination and motivational-affective action. Further studies on physiologic functions such as quantitative analysis on ultrastructures of afferent terminals and nerve transmitters participating in presynaptic inhibition are required.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.