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Cholinergic excitation in mouse primary vs. associative cortex: region-specific magnitude and receptor balance.

The European journal of neuroscience (2014-05-16)
Michael K Tian, Craig D C Bailey, Evelyn K Lambe
RESUMEN

Cholinergic stimulation of the cerebral cortex is essential for tasks requiring attention; however, there is still some debate over which cortical regions are required for such tasks. There is extensive cholinergic innervation of both primary and associative cortices, and transient release of acetylcholine (ACh) is detected in deep layers of the relevant primary and/or associative cortex, depending on the nature of the attention task. Here, we investigated the electrophysiological effects of ACh in layer VI, the deepest layer, of the primary somatosensory cortex, the primary motor cortex, and the associative medial prefrontal cortex. Layer VI pyramidal neurons are a major source of top-down modulation of attention, and we found that the strength and homogeneity of their direct cholinergic excitation was region-specific. On average, neurons in the primary cortical regions showed weaker responses to ACh, mediated by a balance of contributions from both nicotinic and muscarinic ACh receptors. Conversely, neurons in the associative medial prefrontal cortex showed significantly stronger excitation by ACh, mediated predominantly by nicotinic receptors. The greatest diversity of responses to ACh was found in the primary somatosensory cortex, with only a subset of neurons showing nicotinic excitation. In a mouse model with attention deficits only under demanding conditions, cholinergic excitation was preserved in primary cortical regions but not in the associative medial prefrontal cortex. These findings demonstrate that the effect of ACh is not uniform throughout the cortex, and suggest that its ability to enhance attention performance may involve different cellular mechanisms across cortical regions.

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Sigma-Aldrich
Sacarosa, for molecular biology, ≥99.5% (GC)
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Sacarosa, ≥99.5% (GC)
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Cloruro de sodio, for molecular biology, DNase, RNase, and protease, none detected, ≥99% (titration)
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Sacarosa, ≥99.5% (GC), BioXtra
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Sacarosa, BioUltra, for molecular biology, ≥99.5% (HPLC)
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Sodium chloride solution, 5 M in H2O, BioReagent, for molecular biology, suitable for cell culture
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Sodium chloride solution, 0.9% in water, BioXtra, suitable for cell culture
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Cloruro de sodio, BioReagent, suitable for cell culture, suitable for insect cell culture, suitable for plant cell culture, ≥99%
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USP
Sacarosa, United States Pharmacopeia (USP) Reference Standard
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SAFC
Sodium chloride solution, 5 M
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Sacarosa, ≥99.5% (GC), BioReagent, suitable for cell culture, suitable for insect cell culture
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Sacarosa, ≥99.5% (GC)
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Sodium chloride solution, BioUltra, for molecular biology, ~5 M in H2O
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Cloruro de sodio, 99.999% trace metals basis
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Cloruro de sodio, BioUltra, for molecular biology, ≥99.5% (AT)
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Sacarosa, ≥99.5% (GC), Grade II, suitable for plant cell culture
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Sacarosa, Grade I, ≥99% (GC), suitable for plant cell culture
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Sacarosa, meets USP testing specifications
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Sigma-Aldrich
Cloruro de sodio, BioXtra, ≥99.5% (AT)
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Cloruro de sodio, BioPerformance Certified, ≥99% (titration), suitable for insect cell culture, suitable for plant cell culture
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Sigma-Aldrich
Cloruro de sodio, AnhydroBeads, −10 mesh, 99.999% trace metals basis
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Sigma-Aldrich
Cloruro de sodio, meets analytical specification of Ph. Eur., BP, USP, 99.0-100.5%
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Sodium chloride-35Cl, 99 atom % 35Cl
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Supelco
Sacarosa, Pharmaceutical Secondary Standard; Certified Reference Material
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Sigma-Aldrich
Sodium chloride solution, 5 M
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Sigma-Aldrich
Cloruro de sodio, random crystals, optical grade, 99.9% trace metals basis
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Sigma-Aldrich
Sacarosa, ACS reagent
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Sigma-Aldrich
Sodium chloride solution, 0.85%
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Millipore
Sacarosa, suitable for microbiology, ACS reagent, ≥99.0%
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Supelco
Cloruro de sodio, reference material for titrimetry, certified by BAM, >99.5%
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