Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности ГАМКергической передачи и ее модуляция гетерорецепторами в поле CA1 гиппокампа

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Семьянов, Алексей Васильевич

ОГЛАВЛЕНИЕ.

Сокращения и глоссарий.

ВВЕДЕНИЕ.Ю

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Торможение в гиппокампе.

1.1.1 ГАМКергическая синаптическая передача.

1.1.2 ГАМКергические рецепторы.

1.1.3 Разнообразие форм торможения.

1.1.4 Механизмы и функциональное значение тонического торможения.

1.2 Взаимодействие меяеду глутамат и ГАМКергической системами.

1.2.1 Гетеросинаптические взаимодействия.

1.2.2 Критерии гетеросинаптической депрессии.

1.2.3 Метаботропные рецепторы группы III в гиппокампе.

1.2.4 Каинатные рецепторы в гиппокампе.

1.3 Механизмы фокального эпилептогенеза.

1.3.1 Исследования эпилептогенеза.

1.3.2 Критерии развития эпилептиформной активности.

1.3.3 Возбуждающие механизмы в эпилептогенезе.

1.3.4 Тормозные механизмы в эпилептогенезе.

1.4 Постановка цели и задач исследования.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

2.1 Срезы гиппокампа.

2.1.1 Приготовление и растворы.

2.1.2 Рабочая установка для поддержания срезов и манипуляторы.

2.1.3 Идентификация клеток с помощью световой микроскопии.

2.2 Регистрация и анализ полевых потенциалов.

2.3 Записи и анализ токов (потенциалов) в режиме фиксации потенциала (тока) с одиночных нейронов.

2.3.1 Электроды и внутриклеточные растворы.

2.3.2 Проведение регистрации и сохранение данных.

2.3.2 Анализ спонтанных и вызванных ответов в режиме фиксации потенциала.

2.4 Записи и анализ ответов на ионтофоретические аппликации.

2.5 Записи и анализ токов с outside-out patch.

2.5.1 Приготовление outside-out patch.

2.5.2 Система быстрой аппликации веществ.

2.5.3 Определение биофизических свойств рецепторов с использованием анализа токов, полученных с outside-out пейчей.

2.6 Модели эпилептогенеза in vivo.

2.6.1 Электрический киндлинг.

2.6.2 Модель аудиогенной судорожной активности. Аудиогенный киндлинг.

2.7 Использованные вещества.

2.8 Статистический анализ.

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1 Нетипичные фармакологические свойства ГАМКергических рецепторов в гиппокампальных интернейронах.

3.1.1 Различная чувствительность ионотропных ГАМКергических рецепторов к пикротоксину в интернейронах и пирамидных клетках.

3.1.2 Ионные каналы ионотропных ГАМКергических рецепторов в интернейронах и пирамидных клетках имеют различную проводимость.

3.1.3 Ионотропные ГАМКергические рецепторы как в интернейронах, так и пирамидных клетках чувствительны к агонисту ГАМКс рецепторов.

3.1.4 Пентобарбитал по-разному модулирует ГАМКергические токи, вызываемые аппликацией CACA (50 |iM).

3.1.5 ТПСТ в интернейронах, регистрируемые в присутствии 100 |lM пикротоксина, обладают повышенной чувствительностью к антагонисту ГАМКс рецепторов.

3.1.6 Токи, опосредованные ГАМКергическими рецепторами, в присутствии 100 |хМ пикротоксина возникают за счет характерной С17НСОЗ" ионой проводимости.

3.1.7 Эффект аллостерических модуляторов ГАМКд рецепторов на устойчивые к пикротоксину токи, опосредованные ГАМКергическими рецепторами.

3.1.8 Сравнение эффективности антагонистов ГАМКд и ГАМКс рецепторов на устойчивые к пикротоксину токи, опосредованные ГАМКергическими рецепторами

3.1.9 Интернейроны содержат рецепторы, обладающие нетипичными фармакологическими свойствами.

3.1.10 Нетипичные ГАМКергические рецепторы и традиционные типы рецепторов (ГАМКд и ГАМКс).

3.1.11 Возможная субъединичная композиция нетипичных ГАМКергических рецепторов в интернейронах.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Особенности ГАМКергической передачи и ее модуляция гетерорецепторами в поле CA1 гиппокампа"

Актуальность проблемы

Соотношение тормозной и возбуждающей систем нейропередачи в центральной нервной системе закладывает основу для обработки и сохранения информации мозгом. Нарушение этого баланса приводит к развитию ряда нейродегенеративных заболеваний, в частности эпилепсии. Не смотря на длительную историю изучения тормозных и возбуждающих нейронов, синаптической передачи между этими клетками и механизмов ее модуляции, достигнуто сравнительно немного в направлении излечения патологических состояний мозга.

Использование современных методов, технологий и достижений фармакологии позволило, тем не менее, сделать определенный успех в данной проблематике. В частности, описаны основные типы рецепторов глутамата и ГАМК, главных возбуждающего и тормозного медиаторов головного мозга (Barnard et al. 1998; Chen et al. 2001). Идентифицированы основные возбуждающие и тормозные пути синаптической передачи. При этом, казалось бы, логичная синаптическая модель построения мозга оказалась недостаточной, для того чтобы реалистично описать функционирование системы в целом.

Таким образом, задачей современной науки стала детализация и уточнение функциональных изменений в синаптической передаче и возбудимости нервных клеток. Для этого проводятся исследования субъединичного состава рецепторов и поиск специфических активных веществ (блокаторов, активаторов, аллостерических модуляторов этих рецепторов); биохимических каскадов, запускаемых активацией рецепторов; особенностей высвобождения, поглощения и синаптического/внесинаптического действия нейропередатчиков; интеграции и взаимодействия различных систем нейропередатчиков. Так было показано, что

ГАМКергические рецепторы, являясь пентомерами, имеют различную субъединичную (субъединиц насчитывается, по современным данным, 18 классов) комбинацию в зависимости от типа и локализации нейрона. Логично предположить, что подобная гетерогенность рецепторов определяет высокую клеточную и синаптическую специфичность ГАМКергического торможения в мозге при использовании одного и того же эндогенного агониста (ГАМК). На практике это означает, что эффективность торможения будет зависеть не только от числа тормозных терминалей на клетке и не только от их способности эффективно высвобождать медиатор, но и от того, как постсинаптическая клетка на него будет реагировать.

С другой стороны, современные иммуноцитохимические и электрофизиологические исследования показали, что расположение рецепторов различных нейропередатчиков и эффект их активации не ограничивается лишь локальным постсинаптическим участком (Isaacson 2000; Soltesz and Nusser 2001; Vizi and Kiss 1998). Внесинаптические рецепторы могут находиться на соме, дендритах и, даже, аксоне клетки. Роль этих рецепторов привлекает значительное внимание и остается до конца не изученной. Предполагается, что внесинаптические рецепторы являются своего рода "детекторами" внеклеточной концентрации медиаторов и специфически балансируют возбудимость клеток. Например, при эпилептиформной активности или нарушении обратного захвата медиаторов концентрация глутамата и ГАМК возрастает в межклеточном пространстве (Kullmann 1999). В этом случае, клетки содержащие внесинаптические возбуждающие и/или тормозные рецепторы будут менять свою возбудимость в соответствии с этим увеличением. Такие изменения, в зависимости от их интенсивности и типа клетки, на которую они воздействуют (это может быть тормозный интернейрон или возбуждающий нейрон), будут иметь эпилептогенный или, наоборот, антиэпилептогенный эффект.

Одной из структур мозга, обладающей повышенной чувствительностью к эпилептогенезу, является гиппокамп, клеточная организация которого довольно хорошо изучена (Freund and Buzsaki 1996; Vizi and Kiss 1998). Тем не менее, остается до конца не ясным, какие механизмы вовлекаются на уровне разных типов клеток в эпилептиформную активность. До последнего времени бытовал упрошенный взгляд на соотношение тормозной и возбуждающей передачи в этой структуре. Основные возбуждающие связи были представлены глутаматергическими гранулярными клетками зубчатой фасции и пирамидными клетками полей CAI-САЗ и субикулюма. Тормозная система представлялась ГАМКергическими интернейронами, диффузно расположенными в ткани и имеющими моносинаптические контакты с возбуждающими клетками. Такая схема не могла объяснить полностью все эффекты на клеточном уровне, которые возникали при эпилепсии. Представление о сложности синаптических связей в сети интернейронов, когда торможению подвергаются не только возбуждающие клетки, но и сами интернейроны, позволило расширить наши представления об обработке сигнала и патогенезе в гиппокампе. Принимая во внимание, всевозможные внесинаптические события и клеточную специфичность рецепторов нейропередатчиков, открылось целое направление исследований, которое может привести к более глубокому пониманию процессов обработки информации в мозге и разработке специфически действующих лекарственных препаратов, высокоэффективных при том или ином нейродегенеративном заболевании. Этому направлению исследований и посвящена представленная диссертационная работа. Научная новизна

1. В представленной работе, впервые, показано наличие в гиппокампе

ГАМКергических рецепторов с характерной для ГАМКс фармакологией. Прежде считалось, что эти рецепторы находятся в основном в ретине.

2. В интернейронах гиппокампа описан ГАМКергический ток, опосредованный рецепторами, которые не могут быть отнесены ни одному из известных типов ГАМКергических рецепторов. Их фармакологический профиль совмещает в себе свойства как ГАМКд, так и ГАМКс рецепторов. Эти рецепторы клеткоспецифичены и не обнаружены в пирамидных нейронах.

3. Впервые показано, что в гиппокампальных интернейронах, но не пирамидных клетках, при обычных условиях помимо фазического торможения (ГАМКергических ТПСТ) существует пикротоксин-чувствительный тонический ток, опосредованный ионотропными ГАМКергическими рецепторами.

4. Увеличение внеклеточной концентрации ГАМК приводит к возникновению тонического тока как в интернейронах, так и в пирамидных клетках. Этот ток отличается по фармакологическим свойствам от базового тонического тока в интернейронах.

5. Впервые представлено электрофизиологическое доказательство наличия глутаматергических метаботропных рецепторов в тормозных ГАМКергических синапсах интернейронов, но не пирамидных клетках поля CAI гиппокампа. Эти рецепторы (относящиеся к группе III) активируются спилловером глутамата с соседних глутаматергических синапсов и снижают вероятность выброса ГАМК.

6. Представлено доказательство того, что метаботропные ГАМКв рецепторы, находящиеся на тормозных терминалях интернейронов могут активироваться за счет спилловера ГАМК с соседних терминалей.

7. Впервые показано наличие каинатных рецепторов в аксонах интернейронов гиппокампа. Активация этих рецепторов за счет спилловера глутамата с возбуждающих терминалей снижает порог генерации потенциалов действия в аксонах интернейронов.

8. Блокада NMD А рецепторов, модулирующих глутаматергическую передачу, снижает, но не достаточна, чтобы подавить пачечную активность в срезах гиппокампа.

9. Блокада L-типа потенциал-зависимых кальциевых каналов (изменяющих возбудимость клеток и модулирующих ГАМКергическую передачу) полностью подавляет пачечную активность.

Научно-практическая значимость исследования

1. Данные, полученные в данной работе, дают более глубокое понимание структуры взаимосвязей между различными формами ионотропных ГАМКергических рецепторов и создают предпосылку для внесения изменений в их классификацию.

2. Клеточная специфичность распределения ГАМКергических рецепторов, тонического торможения, модулирующих влияний метаботропных и каинатных рецепторов на тормозную передачу создает возможность создания ряда препаратов (или их комбинаций) селективно влияющих как на возбудимость нейрональной сети в целом, так и отдельных синаптических путей. Это может быть использовано, в частности, для создания препаратов с выраженным антиэпилептическим действием и отсутствием побочных эффектов.

3. Разработанная модель пачечной активности in vitro может быть применена как для исследования фундаментальных основ формирования ритмов, так и иссследования эпилептиформной активности.

4. Результаты представленной работы вошли в курс лекций читаемых студентам медицинского факультета University College London (Лондон, Великобритания) и в курсы повышения квалификации врачей и научных сотрудников National Hospital of Neurology (Лондон, Великобритания).

5. Результаты представленной работы подготовлены для главы Synaptic Function учебника по Нейробиологии.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Традиционная классификация разделяет ионотропные ГАМКергические рецепторы на два типа ГАМКд и ГАМКс- В представленной работе в интернейронах гиппокампа нами обнаружена форма ГАМКергического рецептора, совмещающего свойства как ГАМКд, так и ГАМКс рецепторов.

2. Отсутствие диапазона пластических изменений, характерных для глутаматергических синапсов, в ГАМКергических синапсах компенсируется разнообразием и синаптической специфичностью рецепторов этого медиатора. Нами показано, что фармакологические свойства ГАМКергических рецепторов различны в интернейронах и пирамидных клетках.

3. В гиппокампе помимо фазического торможения (ТПСТ), опосредованного ГАМКергическими рецепторами, существует ГАМКергическое тоническое торможение. При базовых условиях это торможение наблюдается только в интернейронах. При повышении внеклеточной концентрации ГАМКергический тонический ток регистрируется как в интернейронах, так и пирамидных клетках. Причем, тоническая проводимость, связанная с повышением внеклеточной концентрации ГАМК, фармакологически отличается от тонической проводимости при базовых условиях в интернейронах.

4. Глутаматергические метаботропные рецепторы группы III располагаются в пресинаптическом звене тормозных ГАМКергических синапсов на интернейронах, но не на пирамидных клетках. Активация этих рецепторов за счет спилловера глутамата с возбуждающих синапсов снижает выброс ГАМК.

5. Глутаматергические каинатные рецепторы располагаются на аксонах интернейронов и при активации за счет спилловера глутамата с возбуждающих синапсов снижают порог генерации потенциалов действия в этих аксонах.

6. Са2+ ток, опосредованный NMDA рецепторами, регулирующими глутаматергическую передачу, влияет, но не является необходимым для развития пачечной активности в поле CAI срезов гиппокампа. Пачечная активность в использованной модели зависит от Са2+ тока, опосредованного L-типом потенциал-зависимых кальциевых каналов, изменяющих возбудимость клеток и модулирующих ГАМКергическую передачу.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Семьянов, Алексей Васильевич

выводы

1. а) ГАМКергические ТПСТ в интернейронах менее чувствительны к пикротоксину, а

ГАМКергические рецепторы обладают более низкой средней проводимостью одиночного канала, чем в пирамидных клетках. б) CACA, агонист ГАМКс рецепторов, вызывает ток как в интернейронах, так и пирамидных клетках. В пирамидных нейронах ток, вызываемый CACA, нечувствителен к пентобарбиталу, что характерно для классических ГАМКс рецепторов. В интернейронах пентобарбитал значительно усиливает этот ток, что указывает на наличие в них нетипичных ГАМКергических рецепторов. в) Аппликация 100 рМ пикротоксина фармакологически изолирует популяцию ГАМКергических рецепторов в интернейронах, которая обладает фармакологическим свойствами (чувствительность к агонистам, антагонистам и аллостерическим модуляторам) как ГАМКд, так и ГАМКс рецепторов. Эти рецепторы обладают С17НСОЗ" проводимостью, характерной для типичных ионотропных ГАМКергических рецепторов.

2. а) В интернейронах str.radiatum, но не пирамидных клетках поля CAI гиппокампа, при нормальных условиях помимо фазического торможения (ГАМКергических ТПСТ) существует пикротоксин-чувствительный ГАМКергический тонический ток. б) Увеличение внеклеточной концентрации ГАМК при блокаде ее обратного захвата приводит к возникновению тонического тока как в интернейронах, так и в пирамидных клетках. в) ГАМКергический тонический ток в интернейронах при нормальных условиях фармакологически отличается от ГАМКергического тонического тока, связанного с повышением внеклеточной концентрации ГАМК. г) Повышение температуры приводит к увеличению частоты спонтанных ТПСТ (фазических токов). При этом сохраняется клеточная специфичность тонической проводимости для интернейронов, но не пирамидных клеток.

3. а) Активация пресинаптических метаботропных рецепторов группы III приводит к снижению вероятности выброса медиатора в ГАМКергических и глутаматергических синапсах, расположенных на гиппокампальных интернейронах, но не пирамидных клетках. б) Метаботропные рецепторы группы III, расположенные на тормозных терминалях, активируются за счет спилловера глутамата с соседних возбуждающих синапсов. Этот процесс лимитируется обратным захватом глутамата и усиливается при увеличении возбудимости нейрональной сети. в) Активация тС1и11 группы III снижает как амплитуду вызванных ТПСТ, так и частоту спонтанных ТПСТ в интернейронах. г) Аналогично спилловеру глутамата, активирующему твЫЯ группы III, происходит спилловер ГАМК, активирующий ГАМКв рецепторы на тормозных ГАМКергических терминалях. Этот процесс также ведет к гетеросинаптической депрессии.

4. а) Активация аксональных каинатных рецепторов приводит к деполяризации и снижению порога генерации аксональных потенциалов действия, также как и возникновению спонтанных ПД в интернейронах. б) Разряды интернейронов приводят к увеличению частоты и средней амплитуды спонтанных ТПСТ, что объясняется увеличением в них пропорции мультиквантовых потенциал действия зависимых токов. в) Активация каинатных рецепторов при аппликации каината усиливает как вызванные фазические ТПСТ, так и тонический ГАМКергический ток в интернейронах str.radiatum поля CAI гиппокампа. Однако, в силу собственного взаимодействия между этими двумя типами торможения динамика этого усиления различна.

5. а) Периодические кратковременные эпизоды повышения внеклеточной концентрации калия (20 рМ; 3 эпизода по 30 сек. с интервалом 10 мин.) приводят к долговременной генерации множественных спайков в str.pyramidale поля CAI в ответ на одиночный электрический стимул. Развитие этой активности в CAI не зависит от событий происходящих в чувствительном к эпилептогезу поле САЗ. б) Полученные в CAI множественные спайки не удовлетворяют всем критериям эпилептиформной активности, а частности, не регистрируются в виде спонтанных разрядов. Тем не менее, их наличие может быть частью событий в мозге, облегчающих распространение эпилептиформной активности, что подтверждается наличием сходных по природе пачечных разрядов в поле CAI срезов гиппокампа полученных от животных после электрического и аудиогенного киндлинга in vivo. в) Развитие множественных спайков в поле CAI гиппокампа сопровождается увеличением возбудимости пирамидных нейронов. Оба феномена зависят от кальциевой проводимости. Блокада L-типа потенциал-зависимых кальциевых каналов полностью подавляла как развитие множественных спайков, так и увеличением возбудимости пирамидных нейронов. Однако, роль NMDA рецепторов была критической только для возбудимости нейронов, тогда как пачечная активность зависела лишь частично от этого типа рецепторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В основе функционирования ЦНС лежат три основные системы - возбуждающая, тормозная и модуляторная. Основным нейропередатчиком возбуждающей системы в головном мозге является глутамат, а тормозной - ГАМК. Модуляторные эффекты могут быть опосредованы различными системами (глутамат-, ГАМК-, моноамин-, ацетилхолин-, пуринергической и др.) (Bouron 2001; Cherubini and Conti 2001; Khakh and Henderson 2000; Vizi 2000). Взаимодействие между этими системами обеспечивает основу для передачи, обработки и сохранения информации в мозге, а также генерации его ритмов, которые являются своего рода тактовой частотой специфичной для его областей (Boguszewicz et al. 1996; Vinogradova 2001). Нейропередатчики активируют соответствующие им рецепторы двумя способами - направленным или синаптическим, и диффузным (спилловер, volume transmission) (Agnati et al. 1995; Jansson et al. 2000; Kulimann 2000; Kullmann and Asztely 1998). Синаптическая передача передает информацию по узкому каналу цепочки синаптических переключений, тогда как диффузная изменяет активность сразу целых групп клеток за счет их внесинаптических рецепторов.

Синаптическая эффективность глутаматергической передачи может меняться. Этот феномен носит название пластичности. Описаны как кратковременные, так и долговременные виды пластичности (например, LTP) (Bliss and Lomo 1973; Holscher 1999; Huang 1998; Malenka 1994; Stanton 1996). Механизмы синаптической пластичности разнообразны и включают активацию биохимических процессов в клетке (в частности, опосредованных входом кальция) (Fukunaga et al. 1996; Lisman and Mclntyre 2001; Routtenberg 1985; Tokuda and Hatase 1998), перераспределение и встраивание новых постсинаптических рецепторов (Isaac et al. 1999; Man et al. 2000), изменение экспрессии определенных генов (Dragunow 1996; Walton et al. 1999) и т.д.

При этом считается, что ГАМКергические синапсы не столь пластичны, по сравнению с глутаматергическими, хотя в них также обнаружены кратковременные пластические изменения (Jensen and Mody 2001). Однако, разнообразие возможных форм ионотропных ГАМКергических рецепторов указывает на более тонкую регуляцию тормозных влияний. На настоящий момент только субъединиц ГАМКергических рецепторов описано 18, а число возможных комбинаций в пентантамерной структуре несоизмеримо больше (Costa 1998; Mehta and Ticku 1999). В представленной работе нам удалось показать, что синаптические ионотропные ГАМКергические рецепторы в гиппокампе гетерогенны. Интересно отметить, что в интернейронах str.radiatum поля CAI в генерации ТПСТ принимает участие, по всей видимости, несколько различных типов рецепторов. При этом фармакологические свойства обнаруженного нами в этих клетках типа ионотропных ГАМКергических рецепторов не являются характерными ни для одного из ранее описанных. В чем же функциональное значение различных рецепторов в одном и том же синапсе? Ответить на этот вопрос однозначно довольно сложно. ГАМКергическая передача претерпевает значительные изменения в эмбриональный и постэмбриональный периоды (Hevers and Luddens 2002; Shaw et al. 1991). Возможно, что часть ГАМКергических рецепторов присутствующих на этой стадии сохраняется и во взрослом мозге. С другой стороны, состав ионотропных ГАМКергических рецепторов может меняться при различных патологических состояниях, в частности, при эпилепсии (Nusser et al. 1998а; Schwarzer et al. 1997). Таким образом, можно предположить, что изменение пропорции функционально различных рецепторов в тормозных синапсах представляет собой форму пластичности (или защитного механизма).

Клеткоспецифичность ГАМКергического торможения в гиппокампе

В данной работе нам удалось показать, что распределение ГАМКергических рецепторов в гиппокампе, структуре, связанной с кратковременной памятью и вовлекаемой в некоторые формы эпилепсии, зависит от типа постсинаптической клетки. В частности, фармакологические и биофизические свойства ионотропных ГАМКергических рецепторов, принимающих участие в синаптической передаче, различаются в интернейронах и пирамидных клетках. Неожиданным оказалось, что чувствительность к пикротоксину ГАМКергической синаптической передачи в интернейронах намного ниже, чем в пирамидных клетках. С практической точки зрения, это значит, что традиционно используемая для блокады ТПСТ концентрация данного антагониста может не полностью подавлять ГАМКергические токи в интернейронах.

Другим клеткоспецифичным феноменом оказалась ГАМКергическая тоническая проводимость в интернейронах str.radiatum поля CAI. Так, мы показали, что в этих клетках при базовых условиях существует постоянный ГАМКергический ток, который фармакологически отличен от ГАМКергических ТПСТ. Причем, в возбуждающих пирамидных клетках этого тока обнаружено не было. Таким образом, в нормальном мозге активность интернейронов несколько подавлена тонически. Сам по себе, этот факт играет важную роль для понимания механизмов регуляции возбудимости нейрональных сетей. При этом фармакологическая специфичность тонического торможения в интернейронах является привлекательной как мишень для препаратов, снижающих или увеличивающих возбудимость нейрональной сети (см. также раздел 3.2.4).

Нужно отметить, что повышение внеклеточной концентрации ГАМК, которое в наших экспериментах было получено при блокировании обратного захвата (uptake) медиатора, приводило к возникновению ГАМКергического тонического тока как в интернейронах, так и в пирамидных клетках. Подобная ситуация с увеличением в мозге ГАМК может наблюдаться при эпилептогенезе (Treiman 2001) и может служить защитным механизмом, подавляя активность пирамидных клеток. Однако, данный тип тонической проводимосте не специфичен только для пирамидных клеток. Повышение тонического торможения интернейронов может оказывать проэпилептогенный эффект.

Клеткоспецифичность модуляции ГАМКергического торможения в гиппокампе

Помимо клеткоспецифичности различных форм ГАМКергического торможения в гиппокампе, в представленной работе была продемонстрирована клеткоспецифичность модуляции ГАМКергической передачи глутаматергическими гетерорецепторами: каинатными и метаботропными. Так было показано, что метаботропные рецепторы группы III селективно подавляют выброс медиатора в тормозных ГАМКергических терминалях, оканчивающихся на интернейронах str.radiatum поля CAI гиппокампа, но не в терминалях на возбуждающих пирамидных клетках. С другой стороны, было показано, что аксональные каинатные рецепторы увеличивают возбудимость пресинаптических терминалей, образующих синапсы на интернейронах. Тем не менее, при кажущейся противоположности эффектов совместной активации данных рецепторов, их действие может быть комплиментарным. Для объяснения этого парадокса, мы предложили идею фильтра "сигнал-шум" (см. раздел 3.5). Смысл ее заключается в том, что метаботропные рецепторы подавляют спонтанный выброс ГАМК в синапсах расположенных на интернейронах, снижая фоновое торможение ("шум") этих клеток. Активация каинатных рецепторов, в данном случае, увеличивает возбудимость терминалей и, соответственно, вероятность генерации в них потенциалов действия ("сигнал"). Таким образом, значимая информация передается эффективно в системе синаптических ГАМКергических связей между интернейронами, тогда как их фоновое торможение снижено.

Помимо клеточной специфичности модуляции ГАМКергической передачи глутаматергическим гетерорецепторами, важным результатом является сама возможность несинаптического взаимодействия между возбуждающей и тормозной системами. Полученные данные указывают на важную роль диффузной нейропередачи (спилловера нейропередатчиков) для нормального функционирования мозга. Возможно, принимая во внимание этот тип взаимодействий, удастся создать более реалистичную модель обработки информации в ЦНС. Несомненно, внесинаптические эффекты не ограничиваются только влиянием глутамата на ГАМКергическую тормозную нейропередачу. Внеклеточная ГАМК также эффективна как модулятор. Этот эндогенный агонист, действуя внесинаптически, принимает участие в тоническом (постоянном) торможении клеток, может регулировать выброс медиатора, действуя через метаботропные ГАМКв рецепторы как в тормозных (см. раздел 3.3.9), так и в возбуждающих синапсах (Isaacson 2000; Isaacson et al. 1993; Mott and Lewis 1994). По аналогии с каинатными рецепторами, ионотропные аксональные ГАМКд рецепторы регулируют возбудимость терминалей и вероятность возникновения в них потенциалов действия (Stasheff et al. 1993). Нам также удалось получить данные о снижении возбудимости коллатералей Шаффера при внеклеточной аппликации муцимола (агониста ионотропных ГАМКергических рецепторов). Эти данные не были представлены в данной диссертационной работе, поскольку выходили за пределы цели и задач. Кроме того, за пределами представленной работы остались полученные нами данные о холинергической модуляции ГАМКергической передачи в гиппокампальных интернейронах, опосредованной никотиновыми рецепторами. Таким образом, помимо представленных здесь данных, существует ряд свидетельств внесинаптических эффектов связанных с другими системами нейропередачи. Исходя из этого, можно заключить, что для нормальной работы мозга помимо синаптической нейропередачи важную роль играют внесинаптические диффузные факторы. Причем, как синаптическая система, так и внесинаптическая являются клеткоспецифичными.

Возбудимость и торможение в эпилептогенезе

Особенности ГАМКергического фазического и тонического торможения и механизмов его модуляции играют важную роль в балансе возбуждения и торможения в мозге. Таким образом, патологические состояния мозга, связанные с нарушением этого баланса (например, эпилептогенез) могут приводить к определенным изменениям, как в торможении, так и его модуляции. Однако, определенную сложность представляет выяснение причины и следствий эпилептогенеза. Другими словами, приводит ли снижение торможения к эпилептогенезу или изменения в торможении являются его следствием? Основываясь на данных, что у пациентов с эпилепсией обнаружены мутации в кальциевых каналах, мы исследовали различные пути поступления кальция в клетку для генерации пачечных разрядов в пирамидных нейронах поля CAI срезов гиппокампа. Для этого была использована оригинальная модель периодических повышений внеклеточной концентрации калия (3 повышения калия до 20 рМ с интервалом 10 минут). Такое воздействие приводило к долговременной генерации множественных разрядов в ответ на одиночный стимул. Причем инициация пачечной активности зависела от L-типа кальциевых каналов и потенцировалась за счет активации NMDA рецепторов. Любопытно, что L-тип кальциевых каналов вовлекается в увеличение возбудимости внесинаптической мембраны пирамидных клеток (Magee and Johnston 1995) и изменение эффективности ГАМКергической передачи (Jensen and Mody 2001). NMDA рецепторы являются принципиально важными для потенциации глутаматергической синаптической передачи (Grosshans et al. 2002; Villarreal et al. 2002). На основании полученных данных, можно заключить, что для генерации пачечных разрядов в возбуждающих клетках необходим комплекс факторов, вероятно, вовлекающих как тормозные, так и возбуждающие процессы.

С другой стороны, если при эпилептиформной активности происходит сдвиг баланса возбуждения-торможения в сторону возбуждения, то вещества селективно увеличивающие ГАМКергическое торможение возбуждающих клеток могут служить антиконвульсантами. Например, некоторые антиэпилептические препараты оказывают влияние на метаботропные глутаматные рецепторы (Abdul-Ghani et al. 1997; Chapman et al. 1999; Ghauri et al. 1996; Tizzano et al. 1995a; Tizzano et al. 1995b). Как мы показали в данной работе, активация mGluR группы III приводит к снижению торможения в гиппокампальных интернейронах, что в свою очередь приводит к повышению торможения пирамидных клеток. Агонисты каинатных рецепторов являются мощными конвульсантами (Ben-Ari and Cossart 2000; Bouilleret et al. 1999; Hellier et al. 1998). Несомненно, активация каинатных рецепторов на возбуждающих нейронах прямо увеличивает возбудимость нейрональной сети. При этом, как мы показали, в интернейронах гиппокампа увеличивается ГАМКергическое торможение (как фазическое, так и тоническое). Этот эффект будет снижать торможение пирамидных клеток в дополнение к прямому эффекту на них экзогенного агониста.

Помимо про- и антиэпилептогенных эффектов модуляторов ГАМКергической передачи прямое влияние на ГАМКергические рецепторы будет менять возбудимость нейронов. Причем, важно не только каким фармакологическим профилем обладает вещество (агонист, антагонист, аллостерический модулятор), но и на какой тип нейронов он будет действовать. Общая схема возможных анти- и проэпилептических

I 1Гм ■ tí аптические внесинаптические mGluR группы III /IK рецепторы ГАМК рецепторы

Рис. 4.1 Механизмы регуляции возбудимости нейрональной сети поля СА1 гиппокампа описание см. таблицу 4.1) ПК - пирамидная клетка; ИН1- ГАМКергический интернейрон, оказывающий торможение на пирамидную клетку; ИН2 - ГАМКергический ("дезингибиторный") интернейрон, оказывающий торможение на другой интернейрон.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Семьянов, Алексей Васильевич, Пущино

1. Батуев, А.С., Брагина, Т.А., Александров, А.С. и Рябинская, Е.А., (1997) "Аудиогенная эпилепсия: морфофункциональный анализ." Жур. высш. нервн. деят, 47(2): 431-438.

2. Веретенников, Н.А., Куликова, Д.А., Панин, В.М. и Корочкин, Л.И., (1996) "Биологические аспекты эпилепсии: морфологические и молекулярные исследования аудиогенной эпилепсии." Успехи совр. биологии, 116(4): 407-417.

3. Agnati, L. F., Zoli, M., Stromberg, I., and Fuxe, K. (1995). "Intercellular communication in the brain: wiring versus volume transmission." Neuroscience, 69(3), 711-26.

4. Agrawal, S. G., and Evans, R. H. (1986). "The primary afferent depolarizing action of kainate in the rat." Br J Pharmacol, 87(2), 345-55.

5. Andrade, R., Malenka, R. C., and Nicoll, R. A. (1986). "A G protein couples serotonin and GABAB receptors to the same channels in hippocampus." Science, 234(4781), 1261-5.

6. Anwyl, R. (1991). "Modulation of vertebrate neuronal calcium channels by transmitters." Brain Res Brain Res Rev, 16(3), 265-81.

7. Arriza, J. L., Fairman, W. A., Wadiche, J. I., Murdoch, G. H., Kavanaugh, M. P., and Amara, S. G. (1994). "Functional comparisons of three glutamate transporter subtypes cloned from human motor cortex." JNeurosci, 14(9), 5559-69.

8. Asztely, F., Erdemli, G., and Kullmann, D. M. (1997). "Extrasynaptic glutamate spillover in the hippocampus: dependence on temperature and the role of active glutamate uptake." Neuron, 18(2), 281-93.

9. Behr, J., Heinemann, U., and Mody, I. (2001). "Kindling induces transient NMDA receptor-mediated facilitation of high- frequency input in the rat dentate gyrus." J Neurophysiol, 85(5), 2195-202.

10. Bellocchio, E. E., Reimer, R. J., Fremeau, R. T., Jr., and Edwards, R. H. (2000). "Uptake of glutamate into synaptic vesicles by an inorganic phosphate transporter." Science, 289(5481), 957-60.

11. Ben-Ari, Y., and Cossart, R. (2000). "Kainate, a double agent that generates seizures: two decades of progress." Trends Neurosci, 23(11), 580-7.

12. Bergles, D. E., Diamond, J. S., and Jahr, C. E. (1999). "Clearance of glutamate inside the synapse and beyond." Curr Opin Neurobiol, 9(3), 293-8.

13. Bergles, D. E., Dzubay, J. A., and Jahr, C. E. (1997). "Glutamate transporter currents in bergmann glial cells follow the time course of extrasynaptic glutamate." Proc Natl AcadSci USA, 94(26), 14821-5.

14. Bergles, D. E., and Jahr, C. E. (1997). "Synaptic activation of glutamate transporters in hippocampal astrocytes." Neuron, 19(6), 1297-308.

15. Bernard, C., Cossart, R., Hirsch, J. C., Esclapez, M., and Ben-Ari, Y. (2000). "What is GABAergic inhibition? How is it modified in epilepsy?" Epilepsia, 41(Suppl 6), S90-5.

16. Bianchi, M. T., Haas, K. F., and Macdonald, R. L. (2001). "Structural determinants of fast desensitization and desensitization- deactivation coupling in GABAa receptors." J Neurosci, 21(4), 1127-36.

17. Birnir, B., Eghbali, M., Everitt, A. B., and Gage, P. W. (2000a). "Bicuculline, pentobarbital and diazepam modulate spontaneous GABA(A) channels in rat hippocampal neuronsBr J Pharmacol, 131(4), 695-704.

18. Birnir, B., Everitt, A. B., Lim, M. S., and Gage, P. W. (2000b). "Spontaneously opening GABA(A) channels in CA1 pyramidal neurones of rat hippocampus." J MembrBiol, 174(1), 21-9.

19. Bliss, T. V., and Lomo, T. (1973). "Long-lasting potentiation of synaptic transmission in the dentate area of the anaesthetized rabbit following stimulation of the perforant path." J Physiol, 232(2), 331-56.

20. Boguszewicz, J., Skrajny, B., Kohli, J., and Roth, S. H. (1996). "Evidence that GABA, serotonin, and norepinephrine are involved in the modulation of in vitro rhythmical activity in rat hippocampal slices." Can J Physiol Pharmacol, 74(12), 1322-6.

21. Bormann, J. (2000a). "The "ABC' of GABA receptors." Trends Pharmacol Sci, 21(1), 16-9.1 00001413 1 00001413.

22. Bormann, J. (2000b). "The 'ABC' of GABA receptors." Trends Pharmacol Sci, 21(1), 16-9.

23. Bormann, J., and Feigenspan, A. (1995). "GABAC receptors." Trends Neurosci, 18(12), 515-9.

24. Borowicz, K. K., Kleinrok, Z., and Czuczwar, S. J. (2001). "Glutamate receptor antagonists differentially affect the protective activity of conventional antiepileptics against amygdala-kindled seizures in rats." Eur Neuropsychopharmacol, 11(1), 61-8.

25. Bouron, A. (2001). "Modulation of spontaneous quantal release of neurotransmitters in the hippocampus." ProgNeurobiol, 63(6), 613-35.

26. Bowie, D., and Mayer, M. L. (1995). "Inward rectification of both AMPA and kainate subtype glutamate receptors generated by polyamine-mediated ion channel block." Neuron, 15(2), 453-62.

27. Bradley, S. R., Levey, A. I., Hersch, S. M., and Conn, P. J. (1996). "Immunocytochemical localization of group III metabotropic glutamate receptors in the hippocampus with subtype-specific antibodies." J Neurosci, 16(6), 2044-56.

28. Brickley, S. G., Cull-Candy, S. G., and Farrant, M. (1996). "Development of a tonic form of synaptic inhibition in rat cerebellar granule cells resulting from persistent activation of GABAA receptors." J Physiol, 497(Pt 3), 753-9.

29. Brickley, S. G., Revilla, V., Cull-Candy, S. G., Wisden, W., and Farrant, M. (2001). "Adaptive regulation of neuronal excitability by a voltage-independent potassium conductance." Nature, 409(6816), 88-92.

30. Brooks-Kayal, A. R., Shumate, M. D., Jin, H., Rikhter, T. Y., and Coulter, D. A. (1998). "Selective changes in single cell GABA(A) receptor subunit expression and function in temporal lobe epilepsy." Nat Med, 4(10), 1166-72.

31. Burgess, D. L., and Noebels, J. L. (2000). "Calcium channel defects in models of inherited generalized epilepsy." Epilepsia, 41(8), 1074-5.

32. Cain, D. P. (1989). "Long-term potentiation and kindling: how similar are the mechanisms?" Trends Neurosci, 12(1), 6-10.

33. Cammack, J. N., Rakhilin, S. V., and Schwartz, E. A. (1994). "A GABA transporter operates asymmetrically and with variable stoichiometry." Neuron, 13(4), 949-60.

34. Castillo, P. E., Malenka, R. C., and Nicoll, R. A. (1997). "Kainate receptors mediate a slow postsynaptic current in hippocampal CA3 neurons." Nature, 388(6638), 182-6.

35. Cattaert, D., and El Manira, A. (1999). "Shunting versus inactivation: analysis of presynaptic inhibitory mechanisms in primary afferents of the crayfish." J Neurosci, 19(14), 6079-89.

36. Cauli, B., Porter, J. T., Tsuzuki, K., Lambolez, B., Rossier, J., Quenet, B., and Audinat, E. (2000). "Classification of fusiform neocortical interneurons based on unsupervised clustering." Proc Natl Acad Sci USA, 97(11), 6144-9.

37. Chaisewikul, R., Baillie, N., and Marson, A. G. (2001). "Calcium antagonists as an add-on therapy for drug-resistant epilepsy (Cochrane Review)." Cochrane Database SystRev, 4.

38. Chapman, A. G., Nanan, K., Yip, P., and Meldrum, B. S. (1999). "Anticonvulsant activity of a metabotropic glutamate receptor 8 preferential agonist, (R,S)-4-phosphonophenylglycin e." Eur J Pharmacol, 383(1), 23-7.

39. Chebib, M., and Johnston, G. A. (1997). "Stimulation of 3H. GABA and beta-[3H] alanine release from rat brain slices by cis-4-aminocrotonic acid." JNeurochem, 68(2), 786-94.

40. Chebib, M., Mewett, K. N., and Johnston, G. A. (1998). "GABA(C) receptor antagonists differentiate between human rhol and rho2 receptors expressed in Xenopus oocytes." Eur J Pharmacol, 357(2-3), 227-34.

41. Chen, K., Baram, T. Z., and Soltesz, I. (1999). "Febrile seizures in the developing brain result in persistent modification of neuronal excitability in limbic circuits." Nat Med, 5(8), 888-94. java/Propub/medicine/nm0899888.fulltext.

42. Cherubini, E., and Conti, F. (2001). "Generating diversity at GABAergic synapses." Trends Neurosci, 24(3), 155-62.

43. Cherubini, E., Martina, M., Sciancalepore, M., and Strata, F. (1998). "GABA excites immature CA3 pyramidal cells through bicuculline-sensitive and -insensitive chloride-dependent receptors." Perspect Dev Neurobiol, 5(2-3), 289-304.

44. Chioza, В., Wilkie, H., Nashef, L., Blower, J., McCormick, D., Sham, P., Asherson, P., and Makoff, A. J. (2001). "Association between the alpha(la) calcium channel gene CACNA1A and idiopathic generalized epilepsy." Neurology, 56(9), 1245-6.

45. Clements, J. D., Lester, R. A., Tong, G., Jahr, С. E., and Westbrook, G. L. (1992). "The time course of glutamate in the synaptic cleft." Science, 258(5087), 1498-501.

46. Cleton, A., Altorf, B. A., Voskuyl, R. A., and Danhof, M. (2000). "Effect of amygdala kindling on the central nervous system effects of tiagabine: EEG effects versus brain GABA levels Г Br J Pharmacol, 130(5), 1037-44.

47. Cobb, S. R., Buhl, E. H., Halasy, K., Paulsen, O., and Somogyi, P. (1995). "Synchronization of neuronal activity in hippocampus by individual GABAergic interneurons." Nature, 378(6552), 75-8.

48. Colquhoun, D., Jonas, P., and Sakmann, B. (1992). "Action of brief pulses of glutamate on AMPA/kainate receptors in patches from different neurones of rat hippocampal slices." J Physiol, 458,261-87.

49. Cossart, R., Dinocourt, C., Hirsch, J. C., Merchan-Perez, A., De Felipe, J., Ben-Ari, Y., Esclapez, M., and Bernard, C. (2001a). "Dendritic but not somatic GABAergic inhibition is decreased in experimental epilepsy." Nat Neurosci, 4(1), 52-62.

50. Cossart, R., Esclapez, M., Hirsch, J. C., Bernard, C., and Ben-Ari, Y. (1998). "GluR5 kainate receptor activation in interneurons increases tonic inhibition of pyramidal cells." Nat Neurosci, 1(6), 470-8.

51. Cossart, R., Tyzio, R., Dinocourt, C., Esclapez, M., Hirsch, J. C., Ben-Ari, Y., and Bernard, C. (2001b). "Presynaptic kainate receptors that enhance the release of GABA on CA1 hippocampal interneurons." Neuron, 29(2), 497-508.

52. Costa, E. (1998). "From GABAA receptor diversity emerges a unified vision of GABAergic inhibition." Лиям Rev Pharmacol Toxicol, 38, 321-50.

53. Coulter, D. A., Huguenard, J. R., and Prince, D. A. (1989). "Specific petit mal anticonvulsants reduce calcium currents in thalamic neurons." Neurosci Lett, 98(1), 748.

54. Couve, A., Moss, S. J., and Pangalos, M. N. (2000). "GABAB receptors: a new paradigm in G protein signaling." Mol Cell Neurosci, 16(4), 296-312.

55. Dalby, N. O. (2000). "GABA-level increasing and anticonvulsant effects of three different GABA uptake inhibitors." Neuropharmacology, 39(12), 2399-407.

56. Debanne, D., Guerineau, N. C., Gahwiler, B. H., and Thompson, S. M. (1995). "Physiology and pharmacology of unitary synaptic connections between pairs of cells in areas CA3 and CA1 of rat hippocampal slice cultures." JNeurophysiol, 73(3), 128294.

57. Delaney, A. J., and Sah, P. (1999). "GABA receptors inhibited by benzodiazepines mediate fast inhibitory transmission in the central amygdala." J Neurosci, 19(22), 9698704.

58. Delaney, A. J., and Sah, P. (2001). "Pathway-specific targeting of GABA(A) receptor subtypes to somatic and dendritic synapses in the central amygdala." J Neurophysiol, 86(2), 717-23.

59. Dietrich, D., Krai, T., Clusmann, H., Friedl, M., and Schramm, J. (1999). "Reduced function of L-AP4-sensitive metabotropic glutamate receptors in human epileptic sclerotic hippocampus." Eur J Neurosci, 11(3), 1109-13.

60. Dittman, J. S., and Regehr, W. G. (1997). "Mechanism and kinetics of heterosynaptic depression at a cerebellar synapse." J Neurosci, 17(23), 9048-59.

61. Dragunow, M. (1996). "A role for immediate-early transcription factors in learning and memory." Behav Genet, 26(3), 293-9.

62. Duprat, F., Lesage, F., Fink, M., Reyes, R., Heurteaux, C., and Lazdunski, M. (1997). "TASK, a human background K+ channel to sense external pH variations near physiological pH." Embo J, 16(17), 5464-71.

63. During, M. J., and Spencer, D. D. (1993). "Extracellular hippocampal glutamate and spontaneous seizure in the conscious human brain." Lancet, 341(8861), 1607-10.

64. Edwards, F. R., Harrison, P. J., Jack, J. J., and Kullmann, D. M. (1989). "Reduction by baclofen of monosynaptic EPSPs in lumbosacral motoneurones of the anaesthetized cat." J Physiol, 416, 539-56.

65. Eghbali, M., Gage, P. W., and Birnir, B. (2000). "Pentobarbital modulates gamma-aminobutyric acid-activated single- channel conductance in rat cultured hippocampal neurons." Mol Pharmacol, 58(3), 463-9.

66. Enz, R., Brandstatter, J. H., Hartveit, E., Wassle, H., and Bormann, J. (1995). "Expression of GABA receptor rho 1 and rho 2 subunits in the retina and brain of the ratr Eur J Neurosci, 7(7), 1495-501.

67. Enz, R., and Cutting, G. R. (1999). "GABAC receptor rho subunits are heterogeneously expressed in the human CNS and form homo- and heterooligomers with distinct physical properties." Eur JNeurosci, 11(1), 41-50.

68. Essrich, C., Lorez, M., Benson, J. A., Fritschy, J. M., and Luscher, B. (1998). "Postsynaptic clustering of major GABAA receptor subtypes requires the gamma 2 subunit and gephyrin." Nat Neurosci, 1(7), 563-71.

69. Faas, G. C., Vreugdenhil, M., and Wadman, W. J. (1996). "Calcium currents in pyramidal CA1 neurons in vitro after kindling epileptogenesis in the hippocampus of the ratNeuroscience, 75(1), 57-67.

70. Faingold, C. L., Marcinczyk, M. J., Casebeer, D. J., Randall, M. E., Arneric, S. P., and Browning, R. A. (1994). "GABA in the inferior colliculus plays a critical role in control of audiogenic seizures." Brain Res, 640(1-2), 40-7.

71. Feigenspan, A., and Bormann, J. (1994). "Differential pharmacology of GABAA and GABAC receptors on rat retinal bipolar cells." Eur J Pharmacol, 288(1), 97-104.

72. Feigenspan, A., Wassle, H., and Bormann, J. (1993). "Pharmacology of GABA receptor CI- channels in rat retinal bipolar cells." Nature, 361(6408), 159-62.

73. Feng, H. J., Naritoku, D. K., Randall, M. E., and Faingold, C. L. (2001). "Modulation of Audiogenically Kindled Seizures by gamma-Aminobutyric Acid-Related Mechanisms in the Amygdala." Exp Neurol, 172(2), 477-81.

74. Fisher, R. S., and Alger, B. E. (1984). "Electrophysiological mechanisms of kainic acid-induced epileptiform activity in the rat hippocampal slice." JNeurosci, 4(5), 131223.

75. Frerking, M., Malenka, R. C., and Nicoll, R. A. (1998). "Synaptic activation of kainate receptors on hippocampal interneurons." Nat Neurosci, 1(6), 479-86.

76. Frerking, M., Petersen, C. C., and Nicoll, R. A. (1999). "Mechanisms underlying kainate receptor-mediated disinhibition in the hippocampus." Proc Natl Acad Sci U S A, 96(22), 12917-22.

77. Freund, T. F., and Buzsaki, G. (1996). "Interneurons of the hippocampus." Hippocampus, 6(4), 347-470.

78. Freund, T. F., and Gulyas, A. I. (1997). "Inhibitory control of GABAergic interneurons in the hippocampus." Can J Physiol Pharmacol, 75(5), 479-87.

79. Fukunaga, K., Muller, D., and Miyamoto, E. (1996). "CaM kinase II in long-term potentiation." Neurochem Int, 28(4), 343-58.

80. Fykse, E. M., and Fonnum, F. (1996). "Amino acid neurotransmission: dynamics of vesicular uptake." Neurochem Res, 21(9), 1053-60.

81. Galarreta, M., and Hestrin, S. (1999). "A network of fast-spiking cells in the neocortex connected by electrical synapses." Nature, 402(6757), 72-5.

82. Ganguly, K., Schinder, A. F., Wong, S. T., and Poo, M. (2001). "GABA itself promotes the developmental switch of neuronal GABAergic responses from excitation to inhibition." Cell, 105(4), 521-32.

83. Garcia, E. P., Mehta, S., Blair, L. A., Wells, D. G., Shang, J., Fukushima, T., Fallon, J. R., Garner, C. C., and Marshall, J. (1998). "SAP90 binds and clusters kainate receptors causing incomplete desensitization." Neuron, 21(4), 727-39.

84. Gaspary, H. L., Wang, W., and Richerson, G. B. (1998). "Carrier-mediated GABA release activates GABA receptors on hippocampal neurons." J Neurophysiol, 80(1), 270-81.

85. Gereau, R. W. t., and Conn, P. J. (1995). "Multiple presynaptic metabotropic glutamate receptors modulate excitatory and inhibitory synaptic transmission in hippocampal area CA1." JNeurosci, 15(10), 6879-89.

86. Ghauri, M., Chapman, A. G., and Meldrum, B. S. (1996). "Convulsant and anticonvulsant actions of agonists and antagonists of group III mGluRs." Neuroreport, 7(9), 1469-74.

87. Gilbert, M. E., and Mack, C. M. (1990). "The NMDA antagonist, MK-801, suppresses long-term potentiation, kindling, and kindling-induced potentiation in the perforant path of the unanesthetized rat." Brain Res, 519(1-2), 89-96.

88. Goddard, G. V., Mclntyre, D. C., and Leech, C. K. (1969). "A permanent change in brain function resulting from daily electrical stimulation." Exp Neurol, 25(3), 295-330.

89. Granata, A. R. (2001). "Effects of gamma-aminobutyric acid on putative sympatho-excitatory neurons in the rat rostral ventrolateral medulla in vitro. Intracellular study." Neurosci Lett, 300(1), 49-53.

90. Greka, A., Koolen, J. A., Lipton, S. A., and Zhang, D. (1998). "Cloning and characterization of mouse GABA(C) receptor subunits." Neuroreport, 9(2), 229-32.

91. Grosshans, D. R., Clayton, D. A., Coultrap, S. J., and Browning, M. D. (2002). "LTP leads to rapid surface expression of NMDA but not AMP A receptors in adult rat CA1." Nat Neurosci, 5(1), 27-33.

92. Gulyas, A. I., Hajos, N., and Freund, T. F. (1996). "Interneurons containing calretinin are specialized to control other interneurons in the rat hippocampus." JNeurosci, 16(10), 3397-411.

93. Gurley, D., Amin, J., Ross, P. C., Weiss, D. S., and White, G. (1995). "Point mutations in the M2 region of the alpha, beta, or gamma subunit of the GABAA channel that abolish block by picrotoxin." Receptors Channels, 3(1), 13-20.

94. Hablitz, J. J., and Heinemann, U. (1987). "Extracellular K+ and Ca2+ changes during epileptiform discharges in the immature rat neocortex." Brain Res, 433(2), 299-303.

95. Hackam, A. S., Wang, T. L., Guggino, W. B., and Cutting, G. R. (1998). "Sequences in the amino termini of GABA rho and GABA(A) subunits specify their selective interaction in vitro." J Neurochem, 70(1), 40-6.

96. Hajos, N., Nusser, Z., Rancz, E. A., Freund, T. F., andMody, I. (2000). "Cell type- and synapse-specific variability in synaptic GABAA receptor occupancy." Eur J Neurosci, 12(3), 810-8.

97. Hausser, M., and Clark, B. A. (1997). "Tonic synaptic inhibition modulates neuronal output pattern and spatiotemporal synaptic integration." Neuron, 19(3), 665-78.

98. Hayashi, Y., Momiyama, A., Takahashi, T., Ohishi, H., Ogawa-Meguro, R., Shigemoto, R., Mizuno, N., and Nakanishi, S. (1993). "Role of a metabotropic glutamate receptor in synaptic modulation in the accessory olfactory bulb." Nature, 366(6456), 687-90.

99. Heinemann, U., Konnerth, A., Pumain, R., and Wadman, W. J. (1986). "Extracellular calcium and potassium concentration changes in chronic epileptic brain tissue." Adv Neurol, 44, 641-61.

100. Hellier, J. L., Patrylo, P. R„ Buckmaster, P. S., and Dudek, F. E. (1998). "Recurrent spontaneous motor seizures after repeated low-dose systemic treatment with kainate: assessment of a rat model of temporal lobe epilepsy." Epilepsy Res, 31(1), 73-84.

101. Hertz, L., Peng, L., and Lai, J. C. (1998). "Functional studies in cultured astrocytes." Methods, 16(3), 293-310.

102. Hevers, W., and Luddens, H. (2002). "Pharmacological heterogeneity of gamma-aminobutyric acid receptors during development suggests distinct classes of rat cerebellar granule cells in situ." Neuropharmacology, 42(1), 34-47.

103. Hill, D. R., Bowery, N. G., and Hudson, A. L. (1984). "Inhibition of GABAB receptor binding by guanyl nucleotides." J Neurochem, 42(3), 652-7.

104. Holscher, C. (1999). "Synaptic plasticity and learning and memory: LTP and beyond." J Neurosci Res, 58(1), 62-75.

105. Huang, E. P. (1998). "Synaptic plasticity: going through phases with LTP." Curr Biol, 8(10), R350-2.

106. Hubner, С. A., Stein, V., Hermans-Borgmeyer, I., Meyer, Т., Ballanyi, K., and Jentsch, T. J. (2001). "Disruption of KCC2 reveals an essential role of K-Cl cotransport already in early synaptic inhibition." Neuron, 30(2), 515-24.

107. Huguenard, J. R. (1998). "Anatomical and physiological considerations in thalamic rhythm generation." J Sleep Res, 7(Suppl 1), 24-9.

108. Isaac, J. Т., Nicoll, R. A., and Malenka, R. C. (1999). "Silent glutamatergic synapses in the mammalian brain." Can J Physiol Pharmacol, 77(9), 735-7.

109. Isaacson, J. S. (2000). "Spillover in the spotlight." CurrBiol, 10(13), R475-7.

110. Isaacson, J. S., Solis, J. M., and Nicoll, R. A. (1993). "Local and diffuse synaptic actions of GABA in the hippocampus." Neuron, 10(2), 165-75.

111. Isokawa, M., Levesque, M. F., Babb, T. L., and Engel, J., Jr. (1993). "Single mossy fiber axonal systems of human dentate granule cells studied in hippocampal slices from patients with temporal lobe epilepsy." J Neurosci, 13(4), 1511-22.

112. Jackson, M. F., Esplin, В., and Capek, R. (1999a). "Activity-dependent enhancement of hyperpolarizing and depolarizing gamma-aminobutyric acid (GABA) synaptic responses following inhibition of GABA uptake by tiagabine." Epilepsy Res, 37(1), 2536.

113. Jackson, M. F., Esplin, В., and Capek, R. (1999b). "Inhibitory nature of tiagabine-augmented GABAA receptor-mediated depolarizing responses in hippocampal pyramidal cells." JNeurophysiol, 81(3), 1192-8.

114. Jansson, A., Lippoldt, A., Mazel, Т., Bartfai, Т., Ogren, S. O., Sykova, E., Agnati, L. F., and Fuxe, K. (2000). "Long distance signalling in volume transmission. Focus on clearance mechanisms." Prog Brain Res, 125, 399-413.

115. Jefferys, J. G. (1990). "Basic mechanisms of focal epilepsies." Exp Physiol, 75(2), 12762.

116. Jensen, K., and Mody, I. (2001). "L-type Ca2+ channel-mediated short-term plasticity of GABAergic synapses." Nat Neurosci, 4(10), 975-6.

117. Jobe, P. C., and Laird, H. E. (1981). "Neurotransmitter abnormalities as determinants of seizure susceptibility and intensity in the genetic models of epilepsy." Biochem Pharmacol, 30(23), 3137-44.

118. Johnston, G. A. (1996). "GABAA receptor pharmacology." Pharmacol Ther, 69(3), 173-98.

119. Jonas, P., Major, G., and Sakmann, B. (1993). "Quantal components of unitary EPSCs at the mossy fibre synapse on CA3 pyramidal cells of rat hippocampus." J Physiol, All, 615-63.

120. GABAA receptor alpha6 subunit gene inactivation inhibits delta subunit expression." J Neurosci, 17(4), 1350-62.

121. Jones, M. V., Jonas, P., Sahara, Y., and Westbrook, G. L. (2001). "Microscopic kinetics and energetics distinguish gaba(a) receptor agonists from antagonists." Biophys J, 81(5), 2660-70.

122. Jouvenceau, A., Eunson, L. H., Spauschus, A., Ramesh, V., Zuberi, S. M., Kullmann, D. M., and Hanna, M. G. (2001). "Human epilepsy associated with dysfunction of the brain P/Q-type calcium channel." Lancet, 358(9284), 801-7.

123. Kamiya, H., and Ozawa, S. (1999). "Dual mechanism for presynaptic modulation by axonal metabotropic glutamate receptor at the mouse mossy fibre-CA3 synapse." J Physiol, 518(Pt 2), 497-506.

124. Kamiya, H., and Ozawa, S. (2000). "Kainate receptor-mediated presynaptic inhibition at the mouse hippocampal mossy fibre synapse." J Physiol, 523 Pt 3, 653-65.

125. Kavanaugh, M. P., Arriza, J. L., North, R. A., and Amara, S. G. (1992). "Electrogenic uptake of gamma-aminobutyric acid by a cloned transporter expressed in Xenopus oocytes." J Biol Chem, 267(31), 22007-9.

126. Khakh, B. S., and Henderson, G. (2000). "Modulation of fast synaptic transmission by presynaptic ligand-gated cation channels." JAuton Nerv Syst, 81(1-3), 110-21.

127. Klapstein, G. J., Meldrum, B. S., and Mody, I. (1999). "Decreased sensitivity to Group III mGluR agonists in the lateral perforant path following kindling." Neuropharmacology, 38(7), 927-33.

128. Kohling, R., Straub, H., and Speckmann, E. J. (2000). "Differential involvement of L-type calcium channels in epileptogenesis of rat hippocampal slices during ontogenesis." Neurobiol Dis, 7(4), 471-82.

129. Kohr, G., De Koninck, Y., and Mody, I. (1993). "Properties of NMDA receptor channels in neurons acutely isolated from epileptic (kindled) rats." JNeurosci, 13(8), 3612-27.

130. Koulen, P., Brandstatter, J. H., Enz, R., Bormann, J., and Wassle, H. (1998). "Synaptic clustering of GABA(C) receptor rho-subunits in the rat retina." Eur JNeurosci, 10(1), 115-27.

131. Koulen, P., Kuhn, R., Wassle, H., and Brandstatter, J. H. (1999). "Modulation of the intracellular calcium concentration in photoreceptor terminals by a presynaptic metabotropic glutamate receptor." Proc Natl Acad Sci USA, 96(17), 9909-14.

132. Kullmann, D. M. (1999). "Synaptic and extrasynaptic roles of glutamate in the mammalian hippocampus." Acta Physiol Scand, 166(2), 79-83.

133. Kullmann, D. M. (2000). "Spillover and synaptic cross talk mediated by glutamate and GABA in the mammalian brain." Prog Brain Res, 125, 339-51.

134. Kullmann, D. M., and Asztely, F. (1998). "Extrasynaptic glutamate spillover in the hippocampus: evidence and implications." Trends Neurosci, 21(1), 8-14.

135. Kullmann, D. M., Asztely, F., and Walker, M. C. (2000). "The role of mammalian ionotropic receptors in synaptic plasticity: LTP, LTD and epilepsy." Cell Mol Life Sci, 57(11), 1551-61.

136. Kuner, R., Kohr, G., Grunewald, S., Eisenhardt, G., Bach, A., and Kornau, H. C. (1999). "Role of heteromer formation in GABAB receptor function." Science, 283(5398), 74-7.

137. Kunishima, N., Shimada, Y., Tsuji, Y., Sato, T., Yamamoto, M., Kumasaka, T., Nakanishi, S., Jingami, H., and Morikawa, K. (2000). "Structural basis of glutamate recognition by a dimeric metabotropic glutamate receptor." Nature, 407(6807), 971-7.

138. Kusama, T., Spivak, C. E., Whiting, P., Dawson, V. L., Schaeffer, J. C., and Uhl, G. R. (1993). "Pharmacology of GABA rho 1 and GABA alpha/beta receptors expressed in Xenopus oocytes and COS cells." Br J Pharmacol, 109(1), 200-6.

139. Lehre, K. P., and Danbolt, N. C. (1998). "The number of glutamate transporter subtype molecules at glutamatergic synapses: chemical and stereological quantification in young adult rat brain." JNeurosci, 18(21), 8751-7.

140. Lerma, J., Morales, M., Vicente, M. A., and Herreras, O. (1997). "Glutamate receptors of the kainate type and synaptic transmission." Trends Neurosci, 20(1), 9-12.

141. Lerma, J., Pateraain, A. V., Naranjo, J. R., and Mellstrom, B. (1993). "Functional kainate-selective glutamate receptors in cultured hippocampal neurons." Proc Natl Acad Sci USA, 90(24), 11688-92.

142. Lerma, J., Paternain, A. V., Rodriguez-Moreno, A., and Lopez-Garcia, J. C. (2001). "Molecular physiology of kainate receptors." Physiol Rev, 81(3), 971-98.

143. Leung, L. W. (1994). "Evaluation of the hypothesis that hippocampal interictal spikes are caused by long-term potentiation." Epilepsia, 35(4), 785-94.

144. Lisman, J. E., and Mclntyre, C. C. (2001). "Synaptic plasticity: a molecular memory switch." CurrBiol, 11(19), R788-91.

145. Liu, Q. Y., Schaffner, A. E., Chang, Y. H., Marie, D., and Barker, J. L. (2000). "Persistent activation of GABA(A) receptor/Cl(-) channels by astrocyte- derived GABA in cultured embryonic rat hippocampal neurons." JNeurophysiol, 84(3), 1392403.

146. Liu, Q. Y., Vautrin, J., Tang, K. M., and Barker, J. L. (1995). "Exogenous GABA persistently opens CI- channels in cultured embryonic rat thalamic neurons." J Membr Biol, 145(3), 279-84.

147. Lujan, R., Nusser, Z., Roberts, J. D., Shigemoto, R., and Somogyi, P. (1996). "Perisynaptic location of metabotropic glutamate receptors mGluRl and mGluR5 on dendrites and dendritic spines in the rat hippocampus." Eur JNeurosci, 8(7), 1488-500.

148. Macdonald, R. L., and Kelly, K. M. (1994). "Mechanisms of action of currently prescribed and newly developed antiepileptic drugs." Epilepsia, 35(Suppl 4), S41-50.

149. Macdonald, R. L., and Olsen, R. W. (1994). "GABAA receptor channels." Annu Rev Neurosci, 17, 569-602.

150. Magee, J. C., and Johnston, D. (1995). "Synaptic activation of voltage-gated channels in the dendrites of hippocampal pyramidal neurons." Science, 268(5208), 301-4.

151. Malenka, R. C. (1994). "Synaptic plasticity in the hippocampus: LTP and LTD." Cell, 78(4), 535-8.

152. Man, H. Y., Ju, W., Ahmadian, G., and Wang, Y. T. (2000). "Intracellular trafficking of AMPA receptors in synaptic plasticity." Cell MolLife Sci, 57(11), 1526-34.

153. Martina, M., Strata, F., and Cherubini, E. (1995). "Whole cell and single channel properties of a new GABA receptor transiently expressed in the Hippocampus." J Neurophysiol, 73(2), 902-6.

154. Mason, A. (1993). "Electrophysiology and burst-firing of rat subicular pyramidal neurons in vitro: a comparison with area CA1." Brain Res, 600(1), 174-8.

155. McBain, C. J. (1994). "Hippocampal inhibitory neuron activity in the elevated potassium model of epilepsy." JNeurophysiol, 72(6), 2853-63.

156. McBain, C. J. (1995). "Hippocampal inhibitory neuron activity in the elevated potassium model of epilepsy." J Neurophysiol, 73(2), 2853-63.

157. McBain, C. J., and Fisahn, A. (2001). "Interneurons unbound." Nat Rev Neurosci, 2(1), 11-23.

158. McEachern, J. C., and Shaw, C. A. (1996). "An alternative to the LTP orthodoxy: a plasticity-pathology continuum model." Brain Res Brain Res Rev, 22(1), 51-92.

159. McGillem, G. S., Rotolo, T. C., and Dacheux, R. F. (2000). "GABA responses of rod bipolar cells in rabbit retinal slices." Vis Neurosci, 17(3), 381-9.

160. McNamara, J. O. (1994). "Cellular and molecular basis of epilepsy." J Neurosci, 14(6), 3413-25.

161. McNamara, J. O., Bonhaus, D. W., Shin, C., Crain, B. J., Gellman, R. L., and Giacchino, J. L. (1985). "The kindling model of epilepsy: a critical review." CRC Crit Rev Clin Neurobiol, 1(4), 341-91.

162. Mehta, A. K., and Ticku, M. K. (1999). "An update on GABAA receptors." Brain Res Brain Res Rev, 29(2-3), 196-217.bin/cas/tree/store/bresr/cassub/browse^owse.cgi?year=1999&volume=29&i ssue=2-3&aid=90246.

163. Miles, R., Toth, K., Gulyas, A. I., Hajos, N., and Freund, T. F. (1996). "Differences between somatic and dendritic inhibition in the hippocampus." Neuron, 16(4), 815-23.

164. Min, M. Y., Rusakov, D. A., and Kullmann, D. M. (1998). "Activation of AMP A, kainate, and metabotropic receptors at hippocampal mossy fiber synapses: role of glutamate diffusion." Neuron, 21(3), 561-70.

165. Mintz, I. M., and Bean, B. P. (1993). "GABAB receptor inhibition of P-type Ca2+ channels in central neurons." Neuron, 10(5), 889-98.

166. Misgeld, U., Bijak, M., and Jarolimek, W. (1995). "A physiological role for GABAB receptors and the effects of baclofen in the mammalian central nervous system." Prog Neurobiol, 46(4), 423-62.

167. Mody, I. (1998). "Ion channels in epilepsy." Int Rev Neurobiol, 42,199-226.

168. Mody, I., De Koninck, Y., Otis, T. S., and Soltesz, I. (1994). "Bridging the cleft at GABA synapses in the brain." Trends Neurosci, 17(12), 517-25.

169. Mohler, H., and Fritschy, J. M. (1999). "GABAB receptors make it to the top-as dimers." Trends Pharmacol Sci, 20(3), 87-9. 300001323.

170. Momose-Sato, Y., Sato, K., Hirota, A., Sakai, T., Yang, X. S., and Kamino, K. (1997). "Optical characterization of a novel GABA response in early embryonic chick brainstemNeuroscience, 80(1), 203-19.

171. Morimoto, K., Sato, H., Yamamoto, Y., Watanabe, T., and Suwaki, H. (1997). "Antiepileptic effects of tiagabine, a selective GABA uptake inhibitor, in the rat kindling model of temporal lobe epilepsy." Epilepsia, 38(9), 966-74.

172. Mott, D. D., and Lewis, D. V. (1994). "The pharmacology and function of central GABAB receptors." Int Rev Neurobiol, 36, 97-223.

173. Mulle, C., Sailer, A., Swanson, G. T., Brana, C., O'Gorman, S., Bettler, B., and Heinemann, S. F. (2000). "Subunit composition of kainate receptors in hippocampal interneurons." Neuron, 28(2), 475-84.

174. Neelands, T. R., Fisher, J. L., Bianchi, M., and Macdonald, R. L. (1999). "Spontaneous and gamma-aminobutyric acid (GABA)-activated GABA(A) receptor channels formed by epsilon subunit-containing isoforms." Mol Pharmacol, 55(1), 168-78.

175. Newland, C. F., and Cull-Candy, S. G. (1992). "On the mechanism of action of picrotoxin on GABA receptor channels in dissociated sympathetic neurones of the rat." J Physiol, 447,191-213.

176. N'Gouemo, P., and Faingold, C. L. (1997). "Audiogenic kindling increases neuronal responses to acoustic stimuli in neurons of the medial geniculate body of the genetically epilepsy-prone rat." Brain Res, 761(2), 217-24.

177. Nusser, Z., Hajos, N., Somogyi, P., and Mody, I. (1998a). "Increased number of synaptic GABA(A) receptors underlies potentiation at hippocampal inhibitory synapses." Nature, 395(6698), 172-7.

178. Nusser, Z., Naylor, D., and Mody, I. (2001). "Synapse-specific contribution of the variation of transmitter concentration to the decay of inhibitory postsynaptic currents." Biophys J, 80(3), 1251-61.

179. Nusser, Z., Sieghart, W., and Somogyi, P. (1998b). "Segregation of different GABAA receptors to synaptic and extrasynaptic membranes of cerebellar granule cells." J Neurosci, 18(5), 1693-703.

180. Ohishi, H., Ogawa-Meguro, R., Shigemoto, R., Kaneko, T., Nakanishi, S., and Mizuno, N. (1994). "Immunohistochemical localization of metabotropic glutamate receptors, mGluR2 and mGluR3, in rat cerebellar cortex." Neuron, 13(1), 55-66.

181. Olivier, A. (1991). "Relevance of removal of limbic structures in surgery for temporal lobe epilepsy." Can J Neurol Sci, 18(4 Suppl), 628-35.

182. Otis, T. S., Staley, K. J., and Mody, I. (1991). "Perpetual inhibitory activity in mammalian brain slices generated by spontaneous GAB A release." Brain Res, 545(1-2), 142-50.

183. Overstreet, L. S., and Westbrook, G. L. (2001). "Paradoxical reduction of synaptic inhibition by vigabatrin." J Neurophysiol, 86(2), 596-603.

184. Ozawa, S., Kamiya, H., and Tsuzuki, K. (1998). "Glutamate receptors in the mammalian central nervous system." Prog Neurobiol, 54(5), 581-618.

185. Pan, Z. H. (2001). "Voltage-activated Ca2+ channels and ionotropic GAB A receptors localized at axon terminals of mammalian retinal bipolar cells." Vis Neurosci, 18(2), 279-88.

186. Pan, Z. H., Zhang, D., Zhang, X., and Lipton, S. A. (2000). "Evidence for coassembly of mutant GABAC rhol with GABAA gamma2S, glycine alphal and glycine alpha2 receptor subunits in vitro." Eur J Neurosci, 12(9), 3137-45.

187. Paternain, A. V., Herrera, M. T., Nieto, M. A., and Lerma, J. (2000). "GluR5 and GluR6 kainate receptor subunits coexist in hippocampal neurons and coassemble to form functional receptors." J Neurosci, 20(1), 196-205.

188. Patneau, D. K., and Mayer, M. L. (1990). "Structure-activity relationships for amino acid transmitter candidates acting at N-methyl-D-aspartate and quisqualate receptors." J Neurosci, 10(7), 2385-99.

189. Paulsen, O., and Moser, E. I. (1998). "A model of hippocampal memory encoding and retrieval: GABAergic control of synaptic plasticity." Trends Neurosci, 21(7), 273-8.

190. Perkins, K. L., and Wong, R. K. (1996). "Ionic basis of the postsynaptic depolarizing GABA response in hippocampal pyramidal cells." J Neurophysiol, 76(6), 3886-94.

191. Perrais, D., and Ropert, N. (1999). "Effect of Zolpidem on miniature IPSCs and occupancy of postsynaptic GABAA receptors in central synapses." J Neurosci, 19(2), 578-88.

192. Pin, J. P., and Duvoisin, R. (1995). "The metabotropic glutamate receptors: structure and functions." Neuropharmacology, 34(1), 1-26.

193. Poncer, J. C., McKinney, R. A., Gahwiler, B. H., and Thompson, S. M. (1997). "Either N- or P-type calcium channels mediate GABA release at distinct hippocampal inhibitory synapses." Neuron, 18(3), 463-72.

194. Prince, D. A., and Jacobs, K. (1998). "Inhibitory function in two models of chronic epileptogenesis." Epilepsy Res, 32(1-2), 83-92.

195. Pritchett, D. B., Luddens, H., and Seeburg, P. H. (1989). "Type I and type IIGABAA-benzodiazepine receptors produced in transfected cells." Science, 245(4924), 1389-92.

196. Qian, H., and Ripps, H. (1999). "Response kinetics and pharmacological properties of heteromeric receptors formed by coassembly of GABA rho- and gamma 2-subunits." Proc R Soc LondB Biol Sci, 266(1436), 2419-25.

197. Racine, R. J. (1972). "Modification of seizure activity by electrical stimulation. II. Motor seizure." Electroencephalogr Clin Neurophysiol, 32(3), 281-94.

198. Ragozzino, D., Woodward, R. M., Murata, Y., Eusebi, F., Overman, L. E., and Miledi, R. (1996). "Design and in vitro pharmacology of a selective gamma-aminobutyric acidC receptor antagonist." Mol Pharmacol, 50(4), 1024-30.

199. Ribak, C. E., Khurana, V., and Lien, N. T. (1994). "The effect of midbrain collicular knife cuts on audiogenic seizure severity in the genetically epilepsy-prone rat." J Hirnforsch, 35(2), 303-11.

200. Rivera, C., Voipio, J., Payne, J. A., Ruusuvuori, E., Lahtinen, H., Lamsa, K., Pirvola, U., Saarma, M., and Kaila, K. (1999). "The K+/C1- co-transporter KCC2 renders GABA hyperpolarizing during neuronal maturation." Nature, 397(6716), 251-5.

201. Rodriguez-Moreno, A., Herreras, O., and Lerma, J. (1997). "Kainate receptors presynaptically downregulate GABAergic inhibition in the rat hippocampus." Neuron, 19(4), 893-901.

202. Rodriguez-Moreno, A., and Lerma, J. (1998). "Kainate receptor modulation of GABA release involves a metabotropic function." Neuron, 20(6), 1211-8.

203. Rodriguez-Moreno, A., Lopez-Garcia, J. C., and Lerma, J. (2000). "Two populations of kainate receptors with separate signaling mechanisms in hippocampal interneurons." Proc Natl Acad Sci USA, 97(3), 1293-8.

204. Rossi, D. J., and Hamann, M. (1998). "Spillover-mediated transmission at inhibitory synapses promoted by high affinity alpha6 subunit GABA(A) receptors and glomerular geometry." Neuron, 20(4), 783-95.

205. Routtenberg, A. (1985). "Protein kinase C activation leading to protein Fl phosphorylation may regulate synaptic plasticity by presynaptic terminal growth." Behav Neural Biol, 44(2), 186-200.

206. Rusakov, D. A., and Kullmann, D. M. (1998). "Extrasynaptic glutamate diffusion in the hippocampus: ultrastructural constraints, uptake, and receptor activation." J Neurosci, 18(9), 3158-70.

207. Rutecki, P. A., Lebeda, F. J., and Johnston, D. (1985). "Epileptiform activity induced by changes in extracellular potassium in hippocampus." JNeurophysiol, 54(5), 136374.

208. Salin, P. A., and Prince, D. A. (1996). "Spontaneous GABAA receptor-mediated inhibitory currents in adult rat somatosensory cortex." J Neurophysiol, 75(4), 1573-88.

209. Sander, J. W., and Shorvon, S. D. (1996). "Epidemiology of the epilepsies." J Neurol Neurosurg Psychiatry, 61(5), 433-43.

210. Scanziani, M. (2000). "GABA spillover activates postsynaptic GABA(B) receptors to control rhythmic hippocampal activity." Neuron, 25(3), 673-81.

211. Scanziani, M., Gahwiler, B. H., and Charpak, S. (1998). "Target cell-specific modulation of transmitter release at terminals from a single axon." Proc Natl Acad Sei USA, 95(20), 12004-9.

212. Schmitz, D., Frerking, M., and Nicoll, R. A. (2000). "Synaptic activation of presynaptic kainate receptors on hippocampal mossy fiber synapses." Neuron, 27(2), 327-38.

213. Schmitz, D., Mellor, J., and Nicoll, R. A. (2001). "Presynaptic kainate receptor mediation of frequency facilitation at hippocampal mossy fiber synapses." Science, 291(5510), 1972-6.

214. Schonrock, B., and Bormann, J. (1993). "Functional heterogeneity of hippocampal GABAA receptors." Eur J Neurosci, 5(8), 1042-9.

215. Schoppa, N. E., and Westbrook, G. L. (1997). "Modulation of mEPSCs in olfactory bulb mitral cells by metabotropic glutamate receptors." J Neurophysiol, 78(3), 1468-75.

216. Schousboe, A. (2000). "Pharmacological and functional characterization of astrocytic GABA transport: a short review." Neurochem Res, 25(9-10), 1241-4.

217. Schwartzkroin, P. A. (1986). "Hippocampal slices in experimental and human epilepsy." Adv Neurol, 44, 991-1010.

218. Schwarzer, C., Tsunashima, K., Wanzenbock, C., Fuchs, K., Sieghart, W., and Sperk, G. (1997). "GABA(A) receptor subunits in the rat hippocampus II: altered distribution in kainic acid-induced temporal lobe epilepsy." Neuroscience, 80(4), 1001-17.

219. Shaw, C., Cameron, L., March, D., Cynader, M., Zielinski, В., and Hendrickson, A. (1991). "Pre- and postnatal development of G ABA receptors in Macaca monkey visual cortex." JNeurosci, 11(12), 3943-59.

220. Shields, C. R., Tran, M. N., Wong, R. O., and Lukasiewicz, P. D. (2000). "Distinct ionotropic GABA receptors mediate presynaptic and postsynaptic inhibition in retinal bipolar cells." JNeurosci, 20(7), 2673-82.

221. Shigemoto, R., Kulik, A., Roberts, J. D., Ohishi, H., Nusser, Z., Kaneko, T., and Somogyi, P. (1996). "Target-cell-specific concentration of a metabotropic glutamate receptor in the presynaptic active zone." Nature, 381(6582), 523-5.

222. Sigworth, F. J. (1980). "The variance of sodium current fluctuations at the node of Ranvier." J Physiol, 307, 97-129.

223. Sodickson, D. L., and Bean, B. P. (1996). "GABAB receptor-activated inwardly rectifying potassium current in dissociated hippocampal CA3 neurons." JNeurosci, 16(20), 6374-85.

224. Soghomonian, J. J., and Martin, D. L. (1998). "Two isoforms of glutamate decarboxylase: why?" Trends Pharmacol Sci, 19(12), 500-5.

225. Sohal, V. S., Huntsman, M. M., and Huguenard, J. R. (2000). "Reciprocal inhibitory connections regulate the spatiotemporal properties of intrathalamic oscillations." J Neurosci, 20(5), 1735-45.

226. Soltesz, I., and Nusser, Z. (2001). "Neurobiology. Background inhibition to the fore." Nature, 409(6816), 24-5, 27.

227. Soltesz, I., Smetters, D. K., and Mody, I. (1995). "Tonic inhibition originates from synapses close to the soma." Neuron, 14(6), 1273-83.

228. Sorra, К. E., and Harris, К. M. (1993). "Occurrence and three-dimensional structure of multiple synapses between individual radiatum axons and their target pyramidal cells in hippocampal area CA1." JNeurosci, 13(9), 3736-48.

229. Spauschus, A., Eunson, L., Hanna, M. G., and Kullmann, D. M. (1999). "Functional characterization of a novel mutation in KCNA1 in episodic ataxia type 1 associated with epilepsy." Ann N Y Acad Sci, 868,442-6.

230. Speckmann, E. J., Straub, H., and Kohling, R. (1993). "Contribution of calcium ions to the generation of epileptic activity and antiepileptic calcium antagonism." Neuropsychobiology, 27(3), 122-6.

231. Sperk, G., Schwarzer, C., Tsunashima, K., Fuchs, K., and Sieghart, W. (1997). "GABA(A) receptor subunits in the rat hippocampus I: immunocytochemical distribution of 13 subunits." Neuroscience, 80(4), 987-1000.

232. Stanton, P. K. (1996). "LTD, LTP, and the sliding threshold for long-term synaptic plasticity." Hippocampus, 6(1), 35-42.

233. Stasheff, S. F., Mott, D. D., and Wilson, W. A. (1993). "Axon terminal hyperexcitability associated with epileptogenesis in vitro. II. Pharmacological regulation by NMDA and GABAA receptors." JNeurophysiol, 70(3), 976-84.

234. Strata, F., and Cherubini, E. (1994). "Transient expression of a novel type of GABA response in rat CA3 hippocampal neurones during development." J Physiol, 480(Pt 3), 493-503.

235. Stringer, J. L., and Lothman, E. W. (1988). "Epileptiform discharges induced by altering extracellular potassium and calcium in the rat hippocampal slice." Exp Neurol, 101(1), 147-57.

236. Suzuki, S. S., and Smith, G. K. (1988). "Spontaneous EEG spikes in the normal hippocampus. II. Relations to synchronous burst discharges." Electroencephalogr Clin Neurophysiol, 69(6), 532-40.

237. Swann, J. W., Smith, K. L., and Brady, R. J. (1986). "Extracellular K+ accumulation during penicillin-induced epileptogenesis in the CA3 region of immature rat hippocampus." Brain Res, 395(2), 243-55.

238. Takamori, S., Rhee, J. S., Rosenmund, C., and Jahn, R. (2000). "Identification of a vesicular glutamate transporter that defines a glutamatergic phenotype in neurons." Nature, 407(6801), 189-94.

239. Tanabe, Y., Nomura, A., Masu, M., Shigemoto, R., Mizuno, N., and Nakanishi, S. (1993). "Signal transduction, pharmacological properties, and expression patterns of two rat metabotropic glutamate receptors, mGluR3 and mGluR4." JNeurosci, 13(4), 1372-8.

240. Tancredi, V., Avoli, M., and Hwa, G. G. (1988). "Low-magnesium epilepsy in rat hippocampal slices: inhibitory postsynaptic potentials in the CA1 subfield." Neurosci Lett, 89(3), 293-8.

241. Tashiro, A., Goldberg, J., and Yuste, R. (2002). "Calcium oscillations in neocortical astrocytes under epileptiform conditions." J Neurobiol, 50(1), 45-55.

242. Thomson, A. M., Bannister, A. P., Hughes, D. I., and Pawelzik, H. (2000). "Differential sensitivity to Zolpidem of IPSPs activated by morphologically identified CA1 interneurons in slices of rat hippocampus." Eur J Neurosci, 12(2), 425-36.

243. Tizzano, J. P., Griffey, К. I., and Schoepp, D. D. (1995a). "Induction or protection of limbic seizures in mice by mGluR subtype selective agonists." Neuropharmacology, 34(8), 1063-7.

244. Tizzano, J. P., Griffey, К. I., and Schoepp, D. D. (1995b). "Receptor subtypes linked to metabotropic glutamate receptor agonist- mediated limbic seizures in mice." Ann N Y Acad Sci, 765, 230-5; discussion 248.

245. Tokuda, M., and Hatase, O. (1998). "Regulation of neuronal plasticity in the central nervous system by phosphorylation and dephosphorylation." Mol Neurobiol, 17(1-3), 137-56.

246. Traub, R. D., and Dingledine, R. (1990). "Model of synchronized epileptiform bursts induced by high potassium in CA3 region of rat hippocampal slice. Role of spontaneous EPSPs in initiation." JNeurophysiol, 64(3), 1009-18.

247. Traub, R. D„ Jefferys, J. G., and Whittington, M. A. (1994). "Enhanced NMDA conductance can account for epileptiform activity induced by low Mg2+ in the rat hippocampal slice." J Physiol, 478 Pt 3, 379-93.

248. Treiman, D. M. (2001). "GABAergic mechanisms in epilepsy." Epilepsia, 42(Suppl 3), 8-12.

249. Tursky, Т., Lassanova, M., Sramka, M., and Nadvornik, P. (1976). "Formation of glutamate and GABA in epileptogenic tissue from human hippocampus in vitro." Acta Neurochir (Wien), (23(Suppl)), 111-8.

250. Ventura, R., and Harris, К. M. (1999). "Three-dimensional relationships between hippocampal synapses and astrocytes." J Neurosci, 19(16), 6897-906.

251. Vetter, P., Garthwaite, J., and Batchelor, A. M. (1999). "Regulation of synaptic transmission in the mossy fibre-granule cell pathway of rat cerebellum by metabotropic glutamate receptors ."Neuropharmacology, 38(6), 805-15.

252. Vignes, M., and Collingridge, G. L. (1997). "The synaptic activation of kainate receptors." Nature, 388(6638), 179-82.

253. Villarreal, D. M., Do, V., Haddad, E., and Derrick, В. E. (2002). "NMDA receptor antagonists sustain LTP and spatial memory: active processes mediate LTP decay." Nat Neurosci, 5(1), 48-52.

254. Vinogradova, O. S. (2001). "Hippocampus as comparator: role of the two input and two output systems of the hippocampus in selection and registration of information." Hippocampus, 11(5), 578-98.

255. Vizi, E. S. (1998). "Different temperature dependence of carrier-mediated (cytoplasmic) and stimulus-evoked (exocytotic) release of transmitter: a simple method to separate the two types of release." Neurochem Int, 33(4), 359-66.

256. Vizi, E. S. (2000). "Role of high-affinity receptors and membrane transporters in nonsynaptic communication and drug action in the central nervous system." Pharmacol Rev, 52(1), 63-89.

257. Vizi, E. S., and Kiss, J. P. (1998). "Neurochemistry and pharmacology of the major hippocampal transmitter systems: synaptic and nonsynaptic interactions." Hippocampus, 8(6), 566-607.

258. Vreugdenhil, M., and Wadman, W. J. (1992). "Enhancement of calcium currents in rat hippocampal CA1 neurons induced by kindling epileptogenesis." Neuroscience, 49(2), 373-81.

259. Walker, M. C., Ruiz, A., and Kullmann, D. M. (2001). "Monosynaptic GABAergic signaling from dentate to CA3 with a pharmacological and physiological profile typical of mossy fiber synapses." Neuron, 29(3), 703-15.

260. Wall, M. J., and Usowicz, M. M. (1997). "Development of action potential-dependent and independent spontaneous GABAA receptor-mediated currents in granule cells of postnatal rat cerebellum." Eur J Neurosci, 9(3), 533-48.

261. Walton, M., Henderson, C., Mason-Parker, S., Lawlor, P., Abraham, W. C., Bilkey, D., and Dragunow, M. (1999). "Immediate early gene transcription and synaptic modulation." J Neurosci Res, 58(1), 96-106.

262. Wan, H., and Cahusac, P. M. (1995). "The effects of L-AP4 and L-serine-O-phosphate on inhibition in primary somatosensory cortex of the adult rat in vivo." Neuropharmacology, 34(8), 1053-62.

263. Wegelius, K., Pasternack, M., Hiltunen, J. O., Rivera, C., Kaila, K., Saarma, M., and Reeben, M. (1998). "Distribution of GABA receptor rho subunit transcripts in the rat brain." Eur J Neurosci, 10(1), 350-7.

264. Whittington, M. A., Traub, R. D., and Jefferys, J. G. (1995). "Erosion of inhibition contributes to the progression of low magnesium bursts in rat hippocampal slices." J Physiol, 486(Pt 3), 723-34.

265. Wotring, V. E., Chang, Y., and Weiss, D. S. (1999). "Permeability and single channel conductance of human homomeric rhol GABAC receptors." J Physiol, 521 Pt 2, 32736.

266. Wu, L. G., and Saggau, P. (1997). "Presynaptic inhibition of elicited neurotransmitter release." Trends Neurosci, 20(5), 204-12.

267. Xu, M., and Akabas, M. H. (1996). "Identification of channel-lining residues in the M2 membrane-spanning segment of the GABA(A) receptor alphal subunit." J Gen Physiol, 107(2), 195-205.

268. Yatani, A., and Brown, A. M. (1989). "Rapid beta-adrenergic modulation of cardiac calcium channel currents by a fast G protein pathway." Science, 245(4913), 71-4.

269. Zaczek, R., and Coyle, J. T. (1982). "Excitatory amino acid analogues: neurotoxicity and seizures." Neuropharmacology, 21(1), 15-26.

270. Zhang, D., Pan, Z. H., Awobuluyi, M., and Lipton, S. A. (2001). "Structure and function of GABA(C) receptors: a comparison of native versus recombinant receptors." Trends Pharmacol Sci, 22(3), 121-32.

271. Zhang, H. G., Lee, H. J., Rocheleau, T., ffrench-Constant, R. H., and Jackson, M. B. (1995b). "Subunit composition determines picrotoxin and bicuculline sensitivity of Drosophila gamma-aminobutyric acid receptors." Mol Pharmacol, 48(5), 835-40.

272. Zhorov, B. S., and Bregestovski, P. D. (2000). "Chloride channels of glycine and GAB A receptors with blockers: Monte Carlo minimization and structure-activity relationships." Biophys J, 78(4), 1786-803.