Serotonin modulates electrosensory processing via 5-HT2 receptors in the weakly electric fish «Apteronotus leptorhynchus»

• Main Author: Larson, Erik
• Other Authors: Maurice Chacron (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2014
• Subjects: Health Sciences - General
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=123302

Accurate sensory processing of the environment is a critical function for any organism to survive. In order to accomplish this function neurons must be specifically tuned to respond optimally to relevant stimuli in their environment. One effective way of efficiently encoding information is for neurons to adapt their responses to stimuli arising from different behavioral contexts. Neuromodulators such as serotonin (5-HT) are thought to help mediate such adaptations. The 5-HT system has been well conserved through evolution across vertebrates, suggesting that its function also been conserved. In the weakly electric fish Apteronotus leptorhynchus, 5-HT has been previously shown to increase sensory pyramidal neurons responses located within the electrosensory lateral line lobe (ELL) to stimuli caused by same-sex conspecifics by making them more excitable in vivo. Remarkably, application of 5-HT in vitro has been shown to also render these neurons more excitable through downregulation of both small-conductance calcium-activated (SK) and M-type potassium channels. However, the nature of the 5-HT receptors present in pyramidal neurons is unknown. By using occlusion experiments while recording from pyramidal neurons in vitro, we show that the selective 5-HT2 antagonist, ketanserin, was able to occlude the effects of 5-HT on pyramidal cells as quantified by changes in firing rate, burst fraction, afterhyperpolarization, and mutual information. Our results show that downregulation of both M and SK currents is most likely achieved through the same receptor family and pave the way for future molecular studies performing in situ hybridization or immunohistochemistry to confirm that 5-HT2 receptors are indeed present in the ELL and solely mediate the effects of 5-HT observed both in vitro and in vivo. === Traitement sensoriel précis de l'environnement est une fonction essentielle pour tout organisme de survivre. Afin d'accomplir ces neurones doivent être spécialement réglés pour répondre au mieux aux stimuli pertinents dans leur environnement. Un moyen efficace de coder efficacement l'information est pour les neurones à adapter leurs réponses à des stimuli provenant de différents contextes de comportement. Neuromodulateurs comme la sérotonine (5-HT) sont pensés pour aider à la médiation de ces adaptations. Le système 5 -HT a été bien conservé à travers l'évolution des vertébrés, ce qui suggère que sa fonction a également été conservée. En Apteronotus leptorhynchus, un des poissons électriques du genre gymnotiformes, 5-HT a déjà été démontré pour augmenter sensorielles pyramidales neurones réponses situées dans le lobe de la ligne-latérale électrosensoriel (LLE) aux stimuli provoqués par des congénères de même sexe en les rendant plus excitable in vivo. Remarquablement, l'application de la 5-HT in vitro a été démontré également de rendre ces neurones plus excitables à travers à la fois la régulation négative de courants potassiques sensibles au calcium (SK) et les courants potassique de type M. Cependant, la nature des récepteurs 5-HT présents dans les neurones pyramidaux est inconnue. En utilisant les expérimentés d'occlusion lors de l'enregistrement de neurones pyramidaux in vitro, nous montrons que l'antagoniste sélectif 5-HT2, ketanserin, a peut bloquer les effets de la 5-HT sur les cellules pyramidales quantifiées par des changements dans le taux de le potentiel d'action, fraction de le potentiel d'action dans une «bouffée», après-hyperpolarisation, et l'information mutuelle. Nos résultats montrent que la régulation négative des courants à la fois M et SK est probablement atteint par la même famille récepteur et ouvrir la voie à des études moléculaires futures comme l'hybridisation in situ ou l'immunohistochimie pour confirmer que les récepteurs 5-HT2 sont bien présents dans le LLE et permettent les effets de la 5-HT a observé à la fois in vitro et in vivo.