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Accès ouvert déclaré 2025 preprint

Ca 2+ Plateau Potentials Reflect Cross-Theta Cortico-Hippocampal Input Dynamics and Acetylcholine for Rapid Formation of Efficient Place-Cell Code

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2Institutions déclarées
2Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : tw, ca. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Summary A central tenet of Systems Neuroscience lies in an understanding of memory and behavior through learning rules, but synaptic plasticity has rarely been shown to create functional single-neuron code in a causal and biophysically rooted manner. Behavioral Time-Scale Synaptic Plasticity (BTSP), identified in vivo , holds a great potential for explaining instantaneous hippocampal selectivity emergence by long-term potentiation (LTP), yet the cellular and endogenous mechanisms are unknown, impeding broader conceptualization of this novel rule for its algorithmic, systems-level and theoretical implications. Here, we addressed this gap by in-vivo , ex-vivo , in-silico and computational approaches to seek neurophysiologically inspired protocols for synaptically evoking Ca 2+ plateau potentials and inducing potentiation in the CA1. We found induction of BTSP-LTP is best explained by a theta-oscillation-paced, gradually developed cellular state being supported with precisely timed weak ramping inputs. Remarkably, the previously presumed one-shot LTP for in-vivo place-field formation is possible under the influence of muscarinic activation. Through modeling, the notion of acetylcholine-gated BTSP gave rise to a computational advantage for low-interference continual learning. We further demonstrated that biophysics of Transient Receptor Potential (TRPM) and NMDA receptor (NMDAR) channels powerfully shapes the cross-theta dynamics underlying BTSP. These results which cover pre-, post-synaptic and neuromodulatory factors and their timing suggest fundamental principles for graded plateau potentials and hippocampal LTP induction. Overall, our work dissects cellular mechanisms potentially important for a prominent in-vivo hippocampal plasticity phenomenon, and offers a biological basis for framing BTSP as an input-dynamics-aware, neuromodulation-tuned synaptic algorithm.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé, mais le titre doit être comparé manuellement.

Titre Crossref
Ca <sup>2+</sup> Plateau Potentials Reflect Cross-Theta Cortico-Hippocampal Input Dynamics and Acetylcholine for Rapid Formation of Efficient Place-Cell Code
Date Crossref
02/10/2025
Éditeur
openRxiv
Type
posted-content

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Institute of Biomedical Sciences pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • University of Ottawa pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Institute of Biomedical Sciences et University of Ottawa.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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