Genç sıçan hipokampüslerinde 5 ve 2 hz `lik prımıng stımulatıon sonrası yüksek frekanslı ve düşük frekanslı uyarı ile gelişen plastisitenin karşılaştırılması

Abstract

Öğrenme ve bellek oluşmasında sinaptik plastisite rol alır. Literatürde sinaptik değişime neden olan her sinapsta uzun dönemli güçlenme (UDG) ve uzun dönemli baskılanma (UDB) şeklinde bir plastisitenin olduğu gösterilmiştir. Bu, sinaptik plastisitenin modüle edilebileceği fikrini ortaya çıkarmış ve 'metaplastisite' ismiyle tanımlanmıştır. Metaplastisite indüklenmesinde literatürde farklı stimülasyon protokolleri kullanılmıştır. En yaygın kullanılan, 5 Hz priming stimülasyon protokolüdür. Bu çalışmada 2 Hz ve 5 Hz priming stimulasyon protokolü kullanıldı. Her iki protokol sonucu oluşan UDG cevapları incelendi. Priming stimülasyon protokol farkının UDG üzerindeki etkisi karşılaştırıldı. Bu protokollerin öğrenme ve bellek ile ilişkisinin araştırılması hedeflendi.Çalışmada 2 aylık Wistar albino sıçanlar kullanıldı. 2 Hz (n = 8) ve 5 Hz (n = 8) olarak iki grup oluşturuldu. Elektrotlar bregma referans alınarak hipokampüse yerleştirildi. Artan şiddette uyarı verilerek input/output eğrileri elde edildi. Sonrasında bazal kayıt alınarak bir gruba 2 Hz (900 uyarı, 450 saniye), diğer gruba 5 Hz (900 uyarı, 180 saniye) priming stimülasyon uygulandı. Yüksek frekanslı uyarım (YFU) (100 Hz, 1 saniye, 4 kez, 5 dakika aralıklı) ile UDG yanıtları indüklendi. Sonrasında ilk 5 dakikalık yanıtların ortalaması post-tetanik potansiyalizasyon, son 5 dakika yanıtlarının ortalaması idame dönemi yanıtları olarak belirlendi. Metaplastisite tepkileri [alan potansiyelleri: Eksitatör postsinaptik potansiyel (EPSP) ve popülasyon spike (PS)], perforant yolun uyarılmasına cevap olarak, dentat girustan kaydedildi. Tek örneklem t-testi, ANOVA testi ve non-parametrik Mann-Whitney U testi ile istatistiksel analiz yapıldı.Uyarı şiddetinin artmasıyla PS genliklerinin ve EPSP eğimlerinin arttığı (p<0,001) bulundu. Frekans değişiminin bu durumu etkilemediği (p>0,05) görüldü. PS genliklerinde gruplar arasında idame döneminde anlamlı farklılık bulundu (p <0,001). EPSP eğimleri için ise, anlamlı farklılık bulunmadı (p> 0,05). İki frekansın da sinaptik güçlenmeye yol açtığı gözlendi. Ancak, 2 Hz priming uygulanan sinapslardaki güçlenme 5 Hz ile prime edilen sinapslardaki kadar güçlü değildi. Bu, metaplastisitenin frekansa bağlı indüklenebileceğini göstermektedir. Ayrıca 2 Hz priming protokolünün de metaplastisite çalışmalarına katkı sağlayacağı düşünülmektedir.Bu çalışma, TYL-2018-8210 projesi kapsamında Erciyes Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından desteklenmiştir.Anahtar Kelimeler: Hipokampüs, Priming Stimülasyon, Uzun Dönemli Güçlenme, Metaplastisite

Synaptic plasticity plays a role in learning and memory formation. It has been shown in the literature that each synapse causing synaptic change has a plasticity in the form of long-term potentiation (LTP) and depression (LTD). This has led to the idea that synaptic plasticity can be modulated and defined by the name metaplasticity. Many different stimulation protocols have been used in the literature to induce metaplasticity. The most widely used is the 5 Hz priming stimulation protocol. In this study, 2 Hz and 5 Hz priming stimulation protocol was used. LTP responses resulting from both protocols were examined. The effect of priming stimulation protocol difference on LTP was compared. The aim of this study is to investigate these protocols relationship with learning and memory.Two-month old Wistar albino rats were used in the study. Two groups were formed as 2 Hz (n = 8) and 5 Hz (n = 8). The electrodes were placed in the hippocampus with reference to bregma. Input / output curves were obtained by increasing the intensity. After basal recording, one group received 2 Hz (900 stimulation, 450 seconds) and the other group received 5 Hz (900 stimulation, 180 seconds) priming stimulation. LTP responses were induced by high frequency stimulation (HFS) (100 Hz, 1 second, 4 times, 5 minute intervals). Then, the average of the first 5-minute responses were post-tetanic potentialization and the average of the last 5-minute responses were maintenance period responses. Metaplasticity responses [field potentials: Excitatory postsynaptic potential (EPSP) and population spike (PS)] were recorded from the dentate gyrus in response to stimulation of the perforating pathway. Statistical analysis was performed with single sample t-test, ANOVA test with repetitive measurements, and non-parametric Mann-Whitney U test. PS amplitudes and EPSP slopes were found to increase with increasing stimulus (p<0,001). Frequency change did not affect this condition (p>0,05). Significant differences were found between the groups for PS amplitudes during the maintenance period (p<0,001). There was no significant difference for EPSP slopes (p>0,05). It was observed that both frequencies caused synaptic strengthening. However, the strengthening of the synapses with 2 Hz priming was not as strong as that of the 5 Hz primed synapses. This indicates that metaplasticity can be induced to frequency-specific. In addition, 2 Hz priming protocol is thought to contribute to metaplasticity studies.This study was supported by Erciyes University Scientific Research Projects Unit within the scope of TYL-2018-8210 project.Key Words: Hippocampus, Priming Stimulation, Long-term potentiation, Metaplasticity