Resumen de Estructura sináptica de los circuitos tálamo-corticales: análisis cuantitativo 3D de los botones sinápticos de los núcleos ventral posteromedial y posterior del ratón adulto
- español
Las proyecciones tálamo-corticales constituyen la vía de entrada a la corteza cerebral de información sensorial procedente de la periferia. Además, constituyen un relevo de información entre áreas corticales estableciendo un control del flujo de información en la comunicación cortico-tálamo-cortical. Lejos de ser similares, las neuronas talámicas, agrupadas en diferentes núcleos, poseen una diversidad en cuanto a sus arquitecturas axónicas conectivas, lo que, en último término, determina su función. En la corteza somatosensorial primaria de roedores, las sinapsis �lemniscales� o �específicas� procedentes de la porción dorsomedial del núcleo ventral posteromedial talámico (VPMdm) se establecen con las neuronas de capa 4, mientras que el núcleo posterior (Po), �paralemniscal� o �multiespecífico�, conecta con las neuronas piramidales de capa 5a. A pesar del reducido número de botones tálamo-corticales, su sinapsis es altamente eficaz, lo cual podría depender de las características estructurales que presentan dichos botones. A través de un abordaje de microscopía electrónica, se han reconstruido y analizado cuantitativamente axones anterógradamente marcados, de ambos núcleos talámicos, en sus correspondientes capas corticales. La mayoría de las sinapsis se han localizado en botones, los cuales han mostrado diferencias en cuanto a su tamaño, número y tamaño mitocondrial y número de vesículas sinápticas. Además, los botones han establecido contacto sináptico en un 80% con espinas dendríticas, algunas de las cuales forman grandes protrusiones dendríticas incluidas por la membrana del botón presináptico. Se ha observado una densidad postsináptica de tamaño similar en ambas poblaciones, sin embargo, existe una mayor porcentaje de botones multisinápticos en axones procedentes de VPMdm. En conjunto, las características estructurales de los elementos pre- y postsináptico contribuyen al diferente fenotipo funcional observado para los axones de VPMdm como núcleo talámico de �primer orden�, y para los axones de Po como núcleo talámico de �orden superior� implicado en la modulación de la transmisión sináptica. Palabras clave: Tálamo, Corteza somatosensorial, Diversidad sináptica, Microscopía electrónica de transmisión, Espinas dendríticas.
- English
Thalamocortical projections are the main input relying sensory information from the periphery to the cortex. In addition, they are part of a corticothalamocortical loop between areas with a modulatory control. Far from being similar, thalamic neurons in different thalamic nuclei have different axonal architectures, which determine its function. In rodents, synapses from the �specific� or �lemniscal� dorsomedial portion of the ventral posteromedial nucleus (VPMdm) drive the primary somatosensory cortex layer 4 neurons, while the 'paralemniscal' or 'multispecific' posterior nucleus (Po), connects with layer 5a pyramidal neurons. Despite the relative low number of thalamocortical boutons, their synapses are highly effective, which may depend on the structural synaptic features of these boutons. Through an electron microscopy approach, we 3D-reconstructed and quantitatively analyzed anterogradely labeled axons from both thalamic nuclei in their corresponding cortical layers. Virtually all synapses are located in boutons, which have shown differences in their size, number and mitochondrial size and number of synaptic vesicles. In addition, 80% of synapses are on dendritic spines, some of which form large dendritic protrusions included by the presynaptic bouton membrane. Both populations has been showed a postsynaptic density of similar size, however, there is a higher percentage of multisynaptic boutons in VPMdm axons. Taken together, the structural features of different pre- and postsynaptic elements contribute to the different functional phenotype observed for VPMdm axons as a 'first order' thalamic nucleus, and for Po axons as a 'higher order' thalamic nucleus involved in the modulation of synaptic transmission. Keywords: Thalamus, Somatosensory cortex, Synaptic diversity, Transmission electron microscopy, Dendritic spines.
