The role of short-term synaptic plasticity in neuronal microcircuit

Nervenzellen im Gehirn bilden neuronale Schaltkreise, in den die Zellen miteinander anhand von dynamischen Synapsen kommunizieren. Synaptische Kurzzeitplastizität ist eine Form der synaptischen Dynamik, die verschiedene Rollen in der Informationsverarbeitung durch neuronale Netzwerke spielt. Ein typischer 'feedfworward' inhibitorischer Schaltkreis besteht aus einer exzitatorischen Eingangssynapse, einem Interneuron und einer inhibitorischen Ausgangssynapse. In dieser Arbeit betrachten wir gleichzeitig zwei solche inhibitorische Schaltkreise im Kleinhirn mit dem Ziel, die Dynamik der Eingangs- und Ausgangssynapsen, die intrinsischen Feuerungseigenschaften der Interneurone und die Ausgangsdynamik beider Netzwerke miteinander zu vergleichen. Das eine Netzwerk beinhaltet eine somatisch inhibierende Korbzelle als Interneuron, das andere Netzwerk beinhaltet die auf den Dendriten des nachfolgenden Neurons terminierende Sternzelle. Wir zeigen, dass diese beiden FFI-Sch! altkreise sich nur durch die Dynamik ihrer Eingangssynapsen unterscheiden, und dass die Dynamik der Ausgangsaktivität streng durch die Dynamik der Eingangssynapse reguliert wird.Neuronal microcircuit is built by neurons connected with dynamic synapses. Short-term synaptic plasticity is one form of the synaptic dynamics, which plays various roles in the circuit information processing and computation.Feed-forward inhibitory circuit is composed of an excitatory input synapse, an interneuron and an inhibitory output synapse. Two cerebellar FFI circuits (basket cell mediating somatic FFI and stellate cell mediating dendritic FFI) have been analyzed in parallel in this work to compare their input/output synaptic dynamics, the intrinsic firing property of interneurons and the circuit output dynamics. It is shown that these two FFI circuits differe only on their input synaptic dynamics, and their circuit output dynamics are tightly regulated by the input synaptic dynamics