Localization of NMDA receptors in the cerebral cortex: a schematic overview

The fundamental role of N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors in many cortical functions has been firmly defined, as has its involvement in a number of neurological and psychiatric diseases. However, until recently very little was known about the anatomical localization of NMDA receptors in the cerebral cortex of mammals. The recent application of molecular biological techniques to the study of NMDA receptors has provided specific tools which have greatly expanded our understanding of the localization of NMDA receptors in the cerebral cortex. In particular, immunocytochemical studies on the distribution of cortical NMDA receptors have shown that NMDA receptors are preferentially localized on dendritic spines, have disclosed an unknown fraction of presynaptic NMDA receptors on both excitatory and inhibitory axon terminals, and demonstrated that cortical astrocytes do express NMDA receptors. These studies suggest that the effects induced by the activation of NMDA receptors are not due solely to the opening of NMDA channels on neuronal postsynaptic membranes, as previously assumed, but that the activation of presynaptic and glial NMDA receptors may mediate part of these effects

Effets neurophysiologiques de la stimulation du nerf vague : implication dans le traitement de la dépression résistante et optimisation des paramètres de stimulation

La dépression est une pathologie grave qui, malgré de multiples stratégies thérapeutiques, demeure résistante chez un tiers des patients. Les techniques de stimulation cérébrale sont devenues une alternative intéressante pour les patients résistants à diverses pharmacothérapies. La stimulation du nerf vague (SNV) a ainsi fait preuve de son efficacité en clinique et a récemment été approuvée comme traitement additif pour la dépression résistante. Cependant, les mécanismes d’action de la SNV en rapport avec la dépression n’ont été que peu étudiés. Cette thèse a donc eu comme premier objectif de caractériser l’impact de la SNV sur les différents systèmes monoaminergiques impliqués dans la pathophysiologie de la dépression, à savoir la sérotonine (5-HT), la noradrénaline (NA) et la dopamine (DA), grâce à l’utilisation de techniques électrophysiologiques et de la microdialyse in vivo chez le rat. Des études précliniques avaient déjà révélé qu’une heure de SNV augmente le taux de décharge des neurones NA du locus coeruleus, et que 14 jours de stimulation sont nécessaires pour observer un effet comparable sur les neurones 5-HT. Notre travail a démontré que la SNV modifie aussi le mode de décharge des neurones NA qui présente davantage de bouffées, influençant ainsi la libération terminale de NA, qui est significativement augmentée dans le cortex préfrontal et l’hippocampe après 14 jours. L’augmentation de la neurotransmission NA s’est également manifestée par une élévation de l’activation tonique des récepteurs postsynaptiques α2-adrénergiques de l’hippocampe. Après lésion des neurones NA, nous avons montré que l’effet de la SNV sur les neurones 5-HT était indirect, et médié par le système NA, via l’activation des récepteurs α1-adrénergiques présents sur les neurones du raphé. Aussi, tel que les antidépresseurs classiques, la SNV augmente l’activation tonique des hétérorécepteurs pyramidaux 5-HT1A, dont on connait le rôle clé dans la réponse thérapeutique aux antidépresseurs. Par ailleurs, nous avons constaté que malgré une diminution de l’activité électrique des neurones DA de l’aire tegmentale ventrale, la SNV induit une augmentation de la DA extracellulaire dans le cortex préfrontal et particulièrement dans le noyau accumbens, lequel joue un rôle important dans les comportements de récompense et l’hédonie. Un deuxième objectif a été de caractériser les paramètres optimaux de SNV agissant sur la dépression, en utilisant comme indicateur le taux de décharge des neurones 5-HT. Des modalités de stimulation moins intenses se sont avérées aussi efficaces que les stimulations standards pour augmenter l’activité électrique des neurones 5-HT. Ces nouveaux paramètres de stimulation pourraient s’avérer bénéfiques en clinique, chez des patients ayant déjà répondu à la SNV. Ils pourraient minimiser les effets secondaires reliés aux périodes de stimulation et améliorer ainsi la qualité de vie des patients. Ainsi, ces travaux de thèse ont caractérisé l’influence de la SNV sur les trois systèmes monoaminergiques, laquelle s’avère en partie distincte de celle des antidépresseurs classiques tout en contribuant à son efficacité en clinique. D’autre part, les modalités de stimulation que nous avons définies seraient intéressantes à tester chez des patients recevant la SNV, car elles devraient contribuer à l’amélioration des bénéfices cliniques de cette thérapie.

Selective expression of m2 muscarinic receptor in the parvocellular channel of the primate visual cortex.

Visual information in primates is relayed from the dorsal lateral geniculate nucleus to the cerebral cortex by three parallel neuronal channels designated the parvocellular, magnocellular, and interlaminar pathways. Here we report that m2 muscarinic acetylcholine receptor in the macaque monkey visual cortex is selectively associated with synaptic circuits subserving the function of only one of these channels. The m2 receptor protein is enriched both in layer IV axons originating from parvocellular layers of the dorsal lateral geniculate nucleus and in cytochrome oxidase poor interblob compartments in layers II and III, which are linked with the parvocellular pathway. In these compartments, m2 receptors appear to be heteroreceptors, i.e., they are associated predominantly with asymmetric, noncholinergic synapses, suggesting a selective role in the modulation of excitatory neurotransmission through the parvocellular visual channel.

Background synaptic activity in rat entorhinal cortical neurones:differential control of transmitter release by presynaptic receptors

The entorhinal cortex (EC) is a key brain area controlling both hippocampal input and output via neurones in layer II and layer V, respectively. It is also a pivotal area in the generation and propagation of epilepsies involving the temporal lobe. We have previously shown that within the network of the EC, neurones in layer V are subject to powerful synaptic excitation but weak inhibition, whereas the reverse is true in layer II. The deep layers are also highly susceptible to acutely provoked epileptogenesis. Considerable evidence now points to a role of spontaneous background synaptic activity in control of neuronal, and hence network, excitability. In the present article we describe results of studies where we have compared background release of the excitatory transmitter, glutamate, and the inhibitory transmitter, GABA, in the two layers, the role of this background release in the balance of excitability, and its control by presynaptic auto- and heteroreceptors on presynaptic terminals. © The Physiological Society 2004.