mark s. washburn and hylan c. moises- muscarinic responses of rat basolateral amygdaloid neurons...

8/3/2019 Mark S. Washburn and Hylan C. Moises- Muscarinic Responses of Rat Basolateral Amygdaloid Neurons Recorded in …

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J o u r n a l o f P h y s i o l o g y ( 1 9 9 2 ) , 4 4 9 , p p . 1 2 1 - 1 5 4 121

W i t h 1 1 f i g u r e s

P r i n t e d i n G r e a t B r i t a i n

MUSCARINIC RESPONSES OF RAT BASOLATERAL AMYGDALOID

NEURONS RECORDED IN VITRO

BY MARK S . WASHBURN* AND HYLAN C . MOISES

From t h e D e p a r t m e n t o f P h y s i o l o g y a n d N e u r o s c i e n c e P r o g r a m , T h e U n i v e r s i t y o f

M i c h i g a n , An n A r b o r , MI 4 8 1 0 9 - 0 6 2 2 , USA

( R e c e i v e d 1 0 May 1 9 9 1 )

SUMMARY

1 . I n t r a c e l l u l a r r e c o r d i n g s w e r e o b t a i n e d f r o m p y r a m i d a l - t y p e n e u r o n s i n t h e

b a s o l a t e r a l a m y g d a l o i d n u c l e u s ( B L A ) i n s l i c e s o f r a t v e n t r a l f o r e b r a i n a n d u s e d t o

c o m p a r e t h e a c t i o n s o f e x o g e n o u s l y a p p l i e d c h o l i n o m i m e t i c s t o t h e e f f e c t s p r o d u c e d

b y e l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n o f a m y g d a l o p e t a l c h o l i n e r g i c a f f e r e n t s f r o m b a s a l f o r e b r a i n .2 . B a t h a p p l i c a t i o n o f c a r b a c h o l d e p o l a r i z e d p y r a m i d a l c e l l s w i t h a n a s s o c i a t e d

i n c r e a s e i n i n p u t r e s i s t a n c e ( R i ) , r e d u c e d t h e s l o w a f t e r - h y p e r p o l a r i z a t i o n ( A H P )t h a t f o l l o w e d a s e r i e s o f c u r r e n t - e v o k e d a c t i o n p o t e n t i a l s a n d b l o c k e d s p i k ef r e q u e n c y a c c o m m o d a t i o n . A l l o f t h e s e e f f e c t s w e r e r e v e r s e d b y t h e m u s c a r i n i c

a n t a g o n i s t a t r o p i n e b u t n o t b y t h e n i c o t i n i c a n t a g o n i s t h e x a m e t h o n i u m .

3 . E l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n o f a m y g d a l o i d a f f e r e n t s w i t h i n t h e e x t e r n a l c a p s u l ee v o k e d a s e r i e s o f s y n a p t i c p o t e n t i a l s c o n s i s t i n g o f a n o n - c h o l i n e r g i c f a s t e x c i t a t o r y

p o s t s y n a p t i c p o t e n t i a l ( E P S P ) , f o l l o w e d b y e a r l y a n d l a t e i n h i b i t o r y p o s t s y n a p t i c

p o t e n t i a l s ( I P S P s ) . E a c h o f t h e s e s y n a p t i c p o t e n t i a l s w a s r e d u c e d b y c a r b a c h o l i n a n

a t r o p i n e - s e n s i t i v e m a n n e r .

4 . L o c a l a p p l i c a t i o n o f c a r b a c h o l t o p y r a m i d a l c e l l s p r o d u c e d a s h o r t - l a t e n c y

h y p e r p o l a r i z a t i o n f o l l o w e d b y a p r o l o n g e d d e p o l a r i z a t i o n . T h e h y p e r p o l a r i z a t i o n

a n d d e p o l a r i z a t i o n t o c a r b a c h o l w e r e b l o c k e d b y a t r o p i n e b u t n o t h e x a m e t h o n i u m .

5 . T h e c a r b a c h o l - i n d u c e d h y p e r p o l a r i z a t i o n w a s a s s o c i a t e d w i t h a d e c r e a s e i n R ia n d h a d a

r e v e r s a l p o t e n t i a l n e a r l y i d e n t i c a lt o t h a t o f t h e

e a r l y I P S P . T h e i n h i b i t o r yr e s p o n s e w a s b l o c k e d b y p e r f u s i o n o f medium c o n t a i n i n g t e t r o d o t o x i n ( T T X ) ,

b i c u c u l l i n e o r p i c r o t o x i n , w h i l e t h e s u b s e q u e n t d e p o l a r i z a t i o n was u n a f f e c t e d . On t h e

b a s i s o f t h e s e d a t a , i t i s c o n c l u d e d t h a t t h e m u s c a r i n i c h y p e r p o l a r i z a t i o n i s m e d i a t e d

t h r o u g h t h e r a p i d e x c i t a t i o n o f p r e s y n a p t i c G A B A e r g i c i n t e r n e u r o n s i n t h e s l i c e .

6 . T h e f i n d i n g s t h a t t h e c a r b a c h o l - i n d u c e d d e p o l a r i z a t i o n was a s s o c i a t e d w i t h a n

i n c r e a s e i n R i , o f t e n h a d a r e v e r s a l p o t e n t i a l b e l o w -80 mV, w a s s e n s i t i v e t o c h a n g e s

i n e x t r a c e l l u l a r p o t a s s i u m c o n c e n t r a t i o n a n d w a s b l o c k e d b y i n t r a c e l l u l a r i o n o -p h o r e s i s o f t h e p o t a s s i u m c h a n n e l b l o c k e r c a e s i u m s u g g e s t t h a t i t r e s u l t e d f r o m a

m u s c a r i n i c b l o c k a d e o f o n e o r more p o t a s s i u m c o n d u c t a n c e s .

7 . R e p e t i t i v e s t i m u l a t i o n o f s i t e s w i t h i n t h e s l i c e c o n t a i n i n g c h o l i n e r g i c a f f e r e n t s

* P r e s e n t a d d r e s s : D e p a r t m e n t o f N e u r o s c i e n c e P h a r m a c o l o g y , P a r k e - D a v i s R e s e a r c h D i v i s i o n ,W a r n e r - L a m b e r t C o m p a n y , Ann A r b o r , M I , 4 8 1 0 5 , U S A .

MS 9 3 8 5

5 - 2) by guest on October 27, 2010 jp.physoc.orgDownloaded from J Physiol (

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M . S . WASHBURN AND H . C MOISES

e v o k e d a s e r i e s o f f a s t EPSPs f o l l o w e d b y I P S P s . T h e s e n o n - c h o l i n e r g i c p o t e n t i a l s

w e r e f o l l o w e d b y a s l o w EPSP t h a t l a s t e d f r o m 1 0 s - 4 m i n . The s l o w EPSP was

e n h a n c e d b y e s e r i n e a n d b l o c k e d b y a t r o p i n e . I t was a l s o b l o c k e d b y TTX o r

c a d m i u m , i n d i c a t i n g t h a t i t w a s d e p e n d e n t o n s p i k e p r o p a g a t i o n a n d c a l c i u m -

d e p e n d e n t r e l e a s e o f a c e t y l c h o l i n e ( A C h ) .8 . S t i m u l a t i o n o f c h o l i n e r g i c a f f e r e n t s i n t h e s l i c e m i m i c k e d o t h e r e f f e c t s p r o d u c e d

b y c a r b a c h o l i n c l u d i n g b l o c k a d e o f t h e s l o w AHP a n d a c c o m m o d a t i o n o f a c t i o n

p o t e n t i a l d i s c h a r g e a n d t h e s e a c t i o n s w e r e p o t e n t i a t e d b y e s e r i n e a n d b l o c k e d b y

a t r o p i n e .

9 . T h e p r e s e n t r e s u l t s p r o v i d e t h e f i r s t d e m o n s t r a t i o n o f m u s c a r i n i c c h o l i n e r g i c

a c t i o n s i n a n a r e a o f t h e a m y g d a l a known t o r e c e i v e c h o l i n e r g i c i n n e r v a t i o n . T h e s e

e f f e c t s a p p e a r t o i n v o l v e b o t h d i r e c t a n d i n d i r e c t m e c h a n i s m s .

INTRODUCTION

Numerous s t u d i e s u s i n g c o n v e n t i o n a l a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e ( A C h E ) h i s t o c h e m i c a l

t e c h n i q u e s ( B e n - A r i , Z i g m o n d , S h u t e & L e w i s , 1 9 7 7 ; E m s o n , P a x i n o s , L e G a l La

S a l l e , B e n - A r i & S i l v e r , 1 9 7 9 ; N a g a i , K i m u r a , M a e d a , M c G e e r , P e n g & M c G e e r ,1 9 8 2 ; W o o l f & B u t c h e r , 1 9 8 2 ) o r i m m u n o h i s t o c h e m i c a l s t a i n i n g f o r c h o l i n e -a c e t y l t r a n s f e r a s e ( C h A T ) ( M e s u l a m , M u f s o n , L e v e y & W a i n e r , 1 9 8 3 ; C a r l s e n ,Z a b o r s k e y & H e i m e r , 1 9 8 5 ; H e l l e n d a l l , G o d f r e y , R o s s , A r m s t r o n g & P r i c e , 1 9 8 6 )

h a v e d e m o n s t r a t e d t h a t t h e a m y g d a l o i d c o m p l e x i n t h e r a t r e c e i v e s a v e r y d e n s e

c h o l i n e r g i c i n n e r v a t i o n f r o m r e g i o n s o f t h e b a s a l f o r e b r a i n . R e s u l t s f r o m t h e s e

s t u d i e s a n d r e c e n t i n v e s t i g a t i o n s i n v o l v i n g q u a n t i t a t i v e m i c r o a s s a y f o r ChAT( H e l l e n d a l l e t a l . 1 9 8 6 ) h a v e r e v e a l e d t h a t t h e n u c l e i c o n t a i n e d w i t h i n t h e b a s o l a t e r a l

a m y g d a l o i d c o m p l e x s e r v e a s t h e m a j o r t a r g e t s o f t h i s b a s a l f o r e b r a i n c h o l i n e r g i ci n p u t . T h e b a s o l a t e r a l n u c l e u s ( B L A ) , i n p a r t i c u l a r , d i s p l a y s t h e h i g h e s t c o n t e n t o f

c h o l i n e r g i c e n z y m a t i c m a r k e r s w i t h l e s s e r a m o u n t s f o u n d i n t h e l a t e r a l a n d

b a s o m e d i a l n u c l e i ( B e n - A r i e t a l . 1 9 7 7 ; H e l l e n d a l l e t a l . 1 9 8 6 ) . I m m u n o h i s t o c h e m i c a l

a n a l y s e s f o r ChAT i n d i c a t e t h a t c h o l i n e r g i c i n p u t t o c e l l s i n t h e BLA i s d e r i v e d

l a r g e l y f r o m e x t r i n i s i c a f f e r e n t s t h a t o r i g i n a t e f r o m c h o l i n e r g i c n e u r o n s l o c a t e d i n

t h e s u b s t a n t i a i n o m i n a t a , w h i l e a l e s s e r c o m p o n e n t o f t h i s c h o l i n e r g i c i n n e r v a t i o n i s

d e r i v e d f r o m a d i s p e r s e d c o n t i n u u m o f c e l l s t h a t s t r e t c h e s f r o m t h e n u c l e u s o f t h e

d i a g o n a l b a n d o f B r o c a t h r o u g h t h e v e n t r a l p a l l i d u m a n d a l o n g t h e a n s a l e n t i c u l a r i s( E m s o n e t a l . 1 9 7 9 ; W o o l f & B u t c h e r , 1 9 8 2 ; C a r l s e n e t a l . 1 9 8 5 ) . W h i l e t h e v a s t

m a j o r i t y o f t h e c h o l i n e r g i c i n n e r v a t i o n o f r a t BL A a r i s e s f r o m e x t r i n s i c s o u r c e s ,C a r l s e n & H e i m e r ( 1 9 8 6 ) h a v e i d e n t i f i e d a s m a l l p o p u l a t i o n o f i n t r i n s i c c h o l i n e r g i cn e u r o n s i n t h i s n u c l e u s , w h i c h a c c o r d i n g t o t h e i r m e a s u r e m e n t s c o n s t i t u t e l e s s t h a n

5 % o f t h e t o t a l c o m p l e m e n t o f c o n s t i t u e n t c e l l s .

D e s p i t e t h e w e a l t h o f a n a t o m i c a l d a t a r e g a r d i n g t h e c h o l i n e r g i c i n n e r v a t i o n o f t h e

BLA, l i t t l e i s known a b o u t t h e r o l e t h i s p r o j e c t i o n m i g h t p l a y i n r e g u l a t i n g

a m y g d a l o i d n e u r o n a l a c t i v i t y . T h i s s i t u a t i o n i n p a r t r e f l e c t s t h e r e l a t i v e p a u c i t y o f

b a s i c i n f o r m a t i o n t h a t i s a v a i l a b l e c o n c e r n i n g t h e c e l l u l a r p h y s i o l o g y o f c o n s t i t u e n tn e u r o n a l e l e m e n t s i n t h i s b r a i n r e g i o n . R e c e n t a n a t o m i c a l work h a s s t r e s s e d t h e c l o s ef u n c t i o n a l r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e BL A a n d b r a i n a r e a s , s u c h a s h i p p o c a m p u s

a n d c o r t e x , a n d h a s d r a w n a t t e n t i o n t o t h e s i m i l a r i t y b e t w e e n t h e i r i n t r i n s i co r g a n i z a t i o n a l f e a t u r e s ( C a r l s e n & H e i m e r , 1 9 8 8 ) . I t t h e r e f o r e s e e m e d a r e a s o n a b l e

1 2 2

) by guest on October 27, 2010 jp.physoc.orgDownloaded from J Physiol (






MUSCARINIC RESPONSES OF AMYGDALOID NEURONS

q u e s t i o n t o a s k w h e t h e r a c e t y l c h o l i n e ( A C h ) a n d c h o l i n o m i m e t i c s h a v e a c t i o n s i nBL A s i m i l a r t o t h o s e f o u n d i n h i p p o c a m p u s a n d c o r t e x , e a c h o f w h i c h a l s o r e c e i v e s

a p r o m i n e n t c h o l i n e r g i c i n n e r v a t i o n ( L e w i s & S h u t e , 1 9 6 7 ; Mesulam e t a l . 1 9 8 3 ) . A

w i d e r a n g e o f c h o l i n e r g i c a c t i o n s h a v e b e e n d e m o n s t r a t e d i n p y r a m i d a l n e u r o n s i n

r a t a n d g u i n e a - p i g h i p p o c a m p u s a n d c o r t e x ; p r o m i n e n t among t h e m a r e i n d i r e c tm u s c a r i n i c h y p e r p o l a r i z a t i o n s ( B e n a r d o & P r i n c e , 1 9 8 2 ; M c C o r m i c k & P r i n c e , 1 9 8 6 ) ,d i r e c t m u s c a r i n i c d e p o l a r i z a t i o n s ( B e n s o n , B l i t z e r & L a n d a u , 1 9 8 8 ; D u t a r & N i c o l l ,1 9 8 8 ) , m u s c a r i n i c r e d u c t i o n i n t h e s l o w a f t e r - h y p e r p o l a r i z a t i o n ( A H P ) t h a t f o l l o w s

a t r a i n o f a c t i o n p o t e n t i a l s ( B e n a r d o & P r i n c e , 1 9 8 2 ; C o l e & N i c o l l , 1 9 8 4 ; D u t a r &

N i c o l l , 1 9 8 8 ) a n d i t s u n d e r l y i n g p o t a s s i u m c o n d u c t a n c e ( I A H P ' C o n s t a n t i & S i m ,

1 9 8 7 ; M a d i s o n , L a n c a s t e r & N i c o l l , 1 9 8 7 ; B e n s o n e t a l . 1 9 8 8 ) , b l o c k a d e o f t h e

v o l t a g e - d e p e n d e n t p o t a s s i u m c u r r e n t I M ( B e n a r d o & P r i n c e , 1 9 8 2 ; H a l l i w e l l &

A d a m s , 1 9 8 2 ; M a d i s o n e t a l . 1 9 8 7 ; D u t a r & N i c o l l , 1 9 8 8 ) , a n d s u p p r e s s i o n o f a r e s t i n gp o t a s s i u m l e a k c o n d u c t a n c e ( B e n a r d o & P r i n c e , 1 9 8 2 ; M a d i s o n e t a l . 1 9 8 7 ; B e n s o n

e t a l . 1 9 8 8 ) . I n a d d i t i o n , c h o l i n e r g i c r e d u c t i o n s i n e x c i t a t o r y p o s t s y n a p t i c p o t e n t i a l s

( V a l e n t i n o & D i n g l e d i n e , 1 9 8 1 ; D o d t & M i s g e l d , 1 9 8 6 ; D u t a r & N i c o l l , 1 9 8 8 ) a n d

i n h i b i t o r y p o s t s y n a p t i c p o t e n t i a l s ( H a a s , 1 9 8 2 ) h a v e b e e n r e p o r t e d i n t h e s e b r a i n

r e g i o n s .T h e p u r p o s e o f t h e p r e s e n t s t u d y w a s t o c h a r a c t e r i z e t h e a c t i o n s o f c h o l i n o m i m e t i c s

o n n e u r o n s i n t h e r a t BL A a n d t o c o m p a r e t h e s e e f f e c t s w i t h t h o s e p r o d u c e d b y

s y n a p t i c r e l e a s e o f A C h . To a c c o m p l i s h t h i s , w e s o u g h t f i r s t t o c h a r a c t e r i z e t h e

p h y s i o l o g i c a l p r o p e r t i e s o f p y r a m i d a l c e l l s i n t h e BL A i n a n i n v i t r o s l i c e p r e p a r a t i o n

o f r a t v e n t r a l f o r e b r a i n . I n t h i s w a y , we w e r e a b l e t o t a r g e t o u r s t u d y o f c h o l i n e r g i c

a c t i o n o n a p h y s i o l o g i c a l l y i d e n t i f i a b l e a n d r e l a t i v e l y h o m o g e n e o u s p o p u l a t i o n o fBL A c e l l s . The r e s u l t s d e m o n s t r a t e b o t h d i r e c t e x c i t a t o r y a n d i n d i r e c t i n h i b i t o r yc h o l i n e r g i c e f f e c t s i n p y r a m i d a l c e l l s . The r e s u l t s a l s o s h o w t h a t s t i m u l a t i o n o f

e n d o g e n o u s r e l e a s e o f AC h f r o m c h o l i n e r g i c f o r e b r a i n a f f e r e n t s i n t h e s l i c e m i m i c k s

t h e e f f e c t s o f e x o g e n o u s a p p l i c a t i o n o f c h o l i n o m i m e t i c s . A p r e l i m i n a r y r e p o r t o f t h e s e

f i n d i n g s h a s a p p e a r e d p r e v i o u s l y ( W a s h b u r n & M o i s e s , 1 9 8 9 ) .

METHODS

M a l e S p r a g u e - D a w l e y r a t s ( C h a r l e s R i v e r ) w e i g h i n g 1 5 0 - 2 5 0 g w e r e u s e d i n t h i s s t u d y . A n i m a l sw e r e k i l l e d b y d e c a p i t a t i o n a n d t h e i r b r a i n s q u i c k l y r e m o v e d a n d p l a c e d i n i c e - c o l d o x y g e n a t e da r t i f i c i a l c e r e b r o s p i n a l f l u i d ( A C S F ) , c o n s i s t i n g o f ( i n m M ) : N a C l , 1 2 4 ; K C l , 3 - 5 ; M g S O 4 , 1 - 5 ;N a H 2 P O 4 , 2 6 - 2 ; g l u c o s e , 1 1 - 0 a n d C a C l 2 , 3 - 0 . H o r i z o n t a l s l i c e s o f v e n t r a l f o r e b r a i n c o n t a i n i n g t h e

a m y g d a l a w e r e c u t a t a t h i c k n e s s o f 4 5 0 , t m u s i n g a V i b r o s l i c e r . O n e s l i c e w as t r a n s f e r r e d

i m m e d i a t e l y t o t h e r e c o r d i n g c h a m b e r a n d h e l d s u b m e r g e d b e t w e e n two l a y e r s o f n y l o n m e s h

u n d e r c o n t i n u o u s l y f l o w i n g ACSF p r e - w a r m e d t o 3 2 ' C . Th e r e m a i n i n g s l i c e s w e r e t r a n s f e r r e d t o

a n i n c u b a t i o n c h a m b e r a n d m a i n t a i n e d i n o x y g e n a t e d ACSF a t room t e m p e r a t u r e . S l i c e s were

a l l o w e d t o e q u i l i b r a t e f o r a t l e a s t 1 h b e f o r e i n t r a c e l l u l a r r e c o r d i n g s w e r e a t t e m p t e d .C o n v e n t i o n a l i n t r a c e l l u l a r v o l t a g e r e c o r d i n g s w e r e o b t a i n e d f r o m c e l l s i n t h e BL A u s i n g g l a s s

m i c r o e l e c t r o d e s f i l l e d w i t h 2 M - p o t a s s i u m a c e t a t e ( p H = 7 - 0 ) a n d h a v i n g r e s i s t a n c e s o f 9 0 - 1 6 0 M Q .I n a s m a l l n u m b e r o f e x p e r i m e n t s , r e c o r d i n g s w e r e o b t a i n e d w i t h m i c r o e l e c t r o d e s f i l l e d w i t h one

o f t h e f o l l o w i n g s o l u t i o n s a s e l e c t r o l y t e : 2 M - p o t a s s i u m c h l o r i d e ( K C l ) , 2 M - c a e s i u m a c e t a t e , 2 M -p o t a s s i u m a c e t a t e w i t h 0 - 2 M - e t h y l e n e g l y c o l - b i s - ( , 8 - a m i n o e t h y l e t h e r ) - N , , N N , N ' - t e t r a a c e t i c a c i d( E G T A ) o r 2 M - p o t a s s i u m a c e t a t e w i t h 1 0 0 m M - c y c l i c AMP. R e c o r d i n g s o f membrane v o l t a g e were

a m p l i f i e d a n d d i s p l a y e d o n a n o s c i l l o s c o p e a n d c h a r t r e c o r d e r . S i g n a l s w e r e a l s o f e d t o a c o m p u t e ri n t e r f a c e ( T L - 1 , Axon I n s t r u m e n t s ) w h i c h d i g i t i z e d t h e a n a l o g w a v e f o r m s f o r a n a l y s i s b y a

m i c r o c o m p u t e r - b a s e d p r o g r a m ( P C l a m p , Axon I n s t r u m e n t s ) .

1 2 3







M . S . WASHBURN AND H . C . MOISES

O n l y c e l l s w i t h membrane p o t e n t i a l s more n e g a t i v e t h a n -55 mV a n d o v e r s h o o t i n g a c t i o n

p o t e n t i a l s w e r e u s e d i n t h i s s t u d y . U n d e r o u r r e c o r d i n g c o n d i t i o n s t h e v a s t m a j o r i t y o f BLA

n e u r o n s w e r e n o t s p o n t a n e o u s l y a c t i v e . C e l l s w e r e made t o f i r e b y p a s s a g e o f d i r e c t d e p o l a r i z i n gc u r r e n t p u l s e s t h r o u g h t h e r e c o r d i n g e l e c t r o d e u s i n g a s t a n d a r d b r i d g e - b a l a n c e c i r c u i t ( A x o p r o b e1 - A , Axon I n s t r u m e n t s ) . I n p u t r e s i s t a n c e was d e t e r m i n e d b y p a s s i n g a n i n c r e m e n t a l s e r i e s o f

1 5 0 ms c u r r e n t p u l s e s ( 0 1 nA i n c r e m e n t s , r a n g e - 0 - 8 t o +01 n A ; 1 5 0 m s ) t h r o u g h t h e r e c o r d i n ge l e c t r o d e a n d m e a s u r i n g t h e r e s u l t a n t v o l t a g e d e f l e c t i o n s . C u r r e n t - v o l t a g e p l o t s w e r e t h e n

c o n s t r u c t e d b y p l o t t i n g t h e a m p l i t u d e o f e a c h d e f l e c t i o n a g a i n s t t h e a m p l i t u d e o f t h e c o r r e s p o n d i n g

c u r r e n t p u l s e . T h e s l o p e o f t h e l i n e r e p r e s e n t i n g a l i n e a r r e g r e s s i o n o f t h e s e p o i n t s was t a k e n t o b e

t h e i n p u t r e s i s t a n c e . Membrane t i m e c o n s t a n t s w e r e c a l c u l a t e d f o r s m a l l h y p e r p o l a r i z i n g c u r r e n t

p u l s e s ( - 30 t o - 0 - 2 n A ) u s i n g a l e a s t - s q u a r e s f i t e x p o n e n t i a l f i t t i n g p r o g r a m ( C l a m p f i t , Axon

I n s t r u m e n t s ) .

E x c i t a t o r y a n d i n h i b i t o r y p o s t s y n a p t i c p o t e n t i a l s ( E P S P s a n d I P S P s ) w e r e e l i c i t e d b y d e l i v e r yo f s t i m u l i ( v o l t a g e p u l s e s o f 01 ms d u r a t i o n ) v i a a b i p o l a r s t i m u l a t i n g e l e c t r o d e p l a c e d on t h e

s u r f a c e o f t h e s l i c e i n t h e e x t e r n a l c a p s u l e ( E C ) . T y p i c a l l y , t h e i n t e n s i t y o f t h e s t i m u l u s d e l i v e r e d

w a s a d j u s t e d s o a s t o e v o k e a n EPSP w h o s e s i z e was j u s t b e l o w t h r e s h o l d f o r g e n e r a t i n g an a c t i o n

p o t e n t i a l when t h e c e l l was h e l d a t i t s r e s t i n g membrane p o t e n t i a l . Membrane p o t e n t i a l was

m a n u a l l y a d j u s t e d b y i n t r a c e l l u l a r i n j e c t i o n o f D C c u r r e n t t h r o u g h t h e r e c o r d i n g e l e c t r o d e a n d was

h e l d a t -80 t o -90 mV when e l i c i t i n g EPSPs a n d h e l d n e a r t h r e s h o l d f o r f i r i n g ( a p p r o x i m a t e l y

-60 mV) when r e c o r d i n g I P S P s . A c t i v a t i o n o f c h o l i n e r g i c a f f e r e n t s i n t h e s l i c e was a c c o m p l i s h e db y b r i e f t e t a n i c s t i m u l a t i o n t o t h e s u b s t a n t i a i n o m i n a t a ( S I ) o r E C , d e l i v e r e d a t 3 0 Hz f o r 5 0 0 m s ,

u s i n g 0 1 ms s t i m u l i . W h i l e t h e EC c o u l d b e e a s i l y i d e n t i f i e d v i s u a l l y , w e r e l i e d o n a n a t o m i c a l

l a n d m a r k s i n t h e s l i c e a n d d i a g r a m s o f s t e r e o t a x i c a l l y d e f i n e d s e c t i o n s ( P a x i n o s & W a s t o n , 1 9 8 6 )

f o r g u i d i n g t h e p l a c e m e n t o f t h e r e c o r d i n g e l e c t r o d e i n t h e BL A a n d p o s i t i o n i n g o f t h e s t i m u l a t i n ge l e c t r o d e i n S I .

To q u a n t i f y t h e a c t i o n s o f c h o l i n o m i m e t i c s o n t h e s l o w AHP t h a t f o l l o w s a s e r i e s o f c u r r e n t -

e v o k e d a c t i o n p o t e n t i a l s , s a m p l e s o f f o u r t o t w e l v e d i g i t i z e d w a v e f o r m s t a k e n b e f o r e , d u r i n g a n d

a f t e r d r u g a p p l i c a t i o n w e r e a v e r a g e d f o r e a c h c o n d i t i o n . From t h e s e a v e r a g e d r e c o r d s , t h e a r e a o f

t h e AHP was t h e n c a l c u l a t e d b y i n t e g r a t i n g w i t h r e s p e c t t o t i m e t h e p o t e n t i a l f a l l i n g b e l o w

b a s e l i n e . T h e l o w e r a n d u p p e r l i m i t s u t i l i z e d f o r t h e i n t e g r a t i o n o f t h e AHP w e r e , r e s p e c t i v e l y , t h e

t i m e f o l l o w i n g t h e c u r r e n t p u l s e a t w h i c h t h e p o t e n t i a l f e l l b e l o w t h e p r e - p u l s e l e v e l , a n d t h e t i m e

a t w h i c h t h e p o t e n t i a l r e t u r n e d t o t h e p r e - p u l s e l e v e l .D r u g s w e r e a p p l i e d t o t h e s l i c e b y s w i t c h i n g t h e b a t h s u p e r f u s a t e f r o m n o r m a l ACSF t o m e d i u m

c o n t a i n i n g known c o n c e n t r a t i o n s o f d r u g o r b y p r e s s u r e e j e c t i o n ( t y p i c a l l y 1 0 - 5 0 m s , 2 0 0 k P a )f r o m a d r u g - c o n t a i n i n g e x t r a c e l l u l a r p i p e t t e w h o s e t i p was p l a c e d a t t h e s l i c e s u r f a c e n e a r t h e

r e c o r d i n g e l e c t r o d e . T h e p i p e t t e t i p s w e r e b r o k e n b a c k t o t h e d e s i r e d d i a m e t e r u n d e r v i s u a lo b s e r v a t i o n a n d t h e p i p e t t e s f i l l e d w i t h a d r u g s o l u t i o n o f known c o n c e n t r a t i o n p r e p a r e d i n A C S F .D r u g s u s e d i n t h i s s t u d y w e r e : a c e t y l c h o l i n e c h l o r i d e , c a r b a m y l c h l o r i d e ( c a r b a c h o l ) , o x o t r e m o r i n e ,

m e t h a c h o l i n e , a t r o p i n e s u l p h a t e , p i r e n z e p i n e , d i m e t h y l p i p e r i d i n i u m c h l o r i d e ( D M P P ) , h e x a -

m e t h o n i u m c h l o r i d e , t e t r a e t h y l a m m o n i u m ( T E A ) , L u c i f e r Y e l l o w C H ( d i l i t h i u m s a l t ) ( a l lo b t a i n e d f r o m S i g m a C h e m i c a l C o . ) a n d m u s c a r i n e a n d o x o t r e m o r i n e - M ( e a c h f r o m R e s e a r c h

B i o c h e m i c a l s I n c . ) . M c N - A - 3 4 3 was a g i f t f r o m Dr S t e p h e n F i s h e r ( U n i v e r s i t y o f M i c h i g a n ) . I n

some e x p e r i m e n t s , t e t r o d o t o x i n ( T T X ; S i g m a ) was i n c l u d e d i n t h e b a t h i n g med i um t o b l o c k a c t i o n

p o t e n t i a l - d e p e n d e n t n e u r o t r a n s m i t t e r r e l e a s e , t h e r e b y e n a b l i n g u s t o d i s t i n g u i s h d i r e c t a c t i o n s o f

d r u g s o n t h e n e u r o n u n d e r s t u d y f r o m p o s s i b l e r e m o t e a c t i o n s .F o r i n t r a c e l l u l a r l a b e l l i n g , e l e c t r o d e s w e r e f i l l e d w i t h 4% L u c i f e r Y e l l o w C H ( S i g m a ) i n 1 M -

l i t h i u m a c e t a t e . T h e s e e l e c t r o d e s t y p i c a l l y h a d r e s i s t a n c e s b e t w e e n 1 2 0 a n d 3 0 0 MQ . No d r u g d a t a

w e r e o b t a i n e d f r o m t h e s e c e l l s d u e t o t h e l e v e l o f n o i s e i n t h e r e c o r d i n g s a n d p o s s i b l e c o n f o u n d i n ge f f e c t s a r i s i n g f r o m i n t r a c e l l u l a r a c t i o n s o f l i t h i u m . A f t e r c h a r a c t e r i z a t i o n o f p a s s i v e a n d a c t i v e

membrane p r o p e r t i e s , n e u r o n s w e r e d y e - f i l l e d b y p a s s i n g 0 - 5 - 1 - 0 nA h y p e r p o l a r i z i n g c o n s t a n t

c u r r e n t f o r 1 - 1 5 m i n . B r a i n s l i c e s c o n t a i n i n g L u c i f e r Y e l l o w - f i l l e d c e l l s were f i x e d o v e r n i g h t i n 4%p a r a f o r m a l d e h y d e a n d t h e n s t o r e d u p t o 1 w e e k i n T r i s - b u f f e r e d s a l i n e s o l u t i o n a t 4 ' C . S l i c e s were

t h e n d e h y d r a t e d i n a l c o h o l a n d c l e a r e d i n m e t h y l s a l i c y l a t e . C e l l s w e r e o b s e r v e d a n d p h o t o g r a p h e du s i n g a L e i t z O r t h o p l a n m i c r o s c o p e . C a m e r a l u c i d a d r a w i n g s w e r e a l s o made o f r e p r e s e n t a t i v e c e l l s .

1 2 4







MVUSCARINIC RESPONSES OF AMYGDALOID NEURONS

RESULTS

C h o l i n e r g i c a c t i o n s w e r e e x a m i n e d i n 2 9 6 BL A n e u r o n s f r o m w h i c h l o n g - t e r m

s t a b l e i n t r a c e l l u l a r r e c o r d i n g s w e r e o b t a i n e d . The r e s u l t s p r e s e n t e d h e r e p r i m a r i l y

d e a l w i t h t h e r e s p o n s e s o f n e u r o n s t h a t w e r e c l a s s i f i e d a s p y r a m i d a l - t y p e c e l l s b a s e do n e l e c t r o p h y s i o l o g i c a l c r i t e r i a a n d s u b s e q u e n t m o r p h o l o g i c a l c h a r a c t e r i z a t i o n w i t h

L u c i f e r Y e l l o w . P r e v i o u s s t u d i e s i n v o l v i n g G o l g i i m p r e g n a t i o n o r i m m u n o h i -

s t o c h e m i c a l l a b e l l i n g o f n e u r o n s i n r a t BL A h a v e r e v e a l e d t h a t g r e a t e r t h a n 9 5 % o f

a l l n e u r o n s a r e p y r a m i d a l i n n a t u r e a n d p o s s e s s m o r p h o l o g i c a l f e a t u r e s r e m a r k a b l y

s i m i l a r t o t h o s e o f p y r a m i d a l n e u r o n s t h a t a r e f o u n d i n t h e h i p p o c a m p u s o r

n e o c o r t e x ( M c D o n a l d , 1 9 8 2 , 1 9 8 4 ; M i l l h o u s e & D e O l m o s , 1 9 8 3 ) . I n k e e p i n g w i t h t h i s ,g r e a t e r t h a n 9 3 % o f a l l t h e i m p a l e m e n t s t h a t w e r e o b t a i n e d i n t h i s s t u d y w e r e made

f r o m n e u r o n s w h i c h d i s p l a y e d a u n i f o r m p r o f i l e o f p a s s i v e a n d a c t i v e e l e c -

t r o p h y s i o l o g i c a l p r o p e r t i e s ( s e e b e l o w ) . I n a d d i t i o n , i n t r a c e l l u l a r L u c i f e r Y e l l o w

l a b e l l i n g o f s e v e n t y - e i g h t n e u r o n e s f o l l o w i n g t h e i r e l e c t r o p h y s i o l o g i c a l c h a r a c -

t e r i z a t i o n c o n f i r m e d t h a t t h e c e l l s d e s c r i b e d h e r e w e r e p y r a m i d a l i n n a t u r e . A t y p i c a le x a m p l e o f a L u c i f e r Y e l l o w - l a b e l l e d BL A p y r a m i d a l n e u r o n i s s h o w n i n F i g . 1 A .

P y r a m i d a l c e l l s i n t h e BL A u s u a l l y p o s s e s s e d a d i s t i n c t i v e p r o m i n e n t a p i c a l d e n d r i t e

a n d t h i n n e r b a s a l d e n d r i t e s a n d , w i t h t h e e x c e p t i o n o f p e r i s o m a t i c r e g i o n s , a l l

d e n d r i t i c p r o c e s s e s w e r e d e n s e l y c o v e r e d w i t h s p i n e s . T h e a p i c a l d e n d r i t e was most

o f t e n f o u n d t o b e o r i e n t e d i n a r o s t r a l d i r e c t i o n . T h e s e f i n d i n g s a r e i n k e e p i n g w i t h

t h e r e s u l t s o f e a r l i e r a n a t o m i c a l w o r k i n w h i c h t h e G o l g i m e t h o d was u s e d t o e x a m i n e

c e l l u l a r m o r p h o l o g y i n r a t BL A ( M c D o n a l d , 1 9 8 2 , 1 9 8 4 ; M i l l h o u s e & D e O l m o s ,

1 9 8 3 ) .T h e p y r a m i d a l c e l l s i n c l u d e d i n t h i s s t u d y c o n s t i t u t e d a r a t h e r h o m o g e n e o u s

p o p u l a t i o n i n t e r m s o f t h e i r p h y s i o l o g i c a l p r o p e r t i e s a n d , a s s u c h , c o u l d b e

d i s t i n g u i s h e d e l e c t r o p h y s i o l o g i c a l l y f r o m o t h e r c l a s s e s o f n e u r o n s t h a t a r e f o u n d i n

r a t BL A ( s e e Washburn & M o i s e s , 1 9 9 0 ) . A r e p r e s e n t a t i v e s a m p l i n g o f p y r a m i d a l

c e l l s r e v e a l e d t h a t t h e y h a d a mean r e s t i n g membrane p o t e n t i a l o f -69 5+0 7m V

( ± S . E . M . , n = 8 5 ) , i n p u t r e s i s t a n c e o f 3 9 5 + 1 - 6 MQ ( n = 4 6 ) a n d a t i m e c o n s t a n t o f

1 5 7+0 7 ms ( n = 4 4 ) ( s e e F i g . l B a ) . T h e mean d u r a t i o n o f t h e a c t i o n p o t e n t i a l , a s

m e a s u r e d a t i t s b a s e , w a s 19 + 02 m s ( n = 3 6 ) a n d t h e s p i k e a m p l i t u d e a v e r a g e d

9 2 0 + 2 0 mV ( n = 2 7 ) when e v o k e d f r o m r e s t i n g membrane p o t e n t i a l .U n d e r o u r e x p e r i m e n t a l c o n d i t i o n s , p y r a m i d a l n e u r o n s w e r e n o t s p o n t a n e o u s l y

a c t i v e a t r e s t i n g membrane p o t e n t i a l b u t c o u l d b e made t o f i r e b y i n t r a c e l l u l a r

i n j e c t i o n o f a d e p o l a r i z i n g c u r r e n t p u l s e t h r o u g h t h e r e c o r d i n g e l e c t r o d e . P a s s a g e o f

a s h o r t ( 1 0 m s ) d e p o l a r i z i n g c u r r e n t p u l s e t h a t was j u s t a b o v e t h r e s h o l d f o r s p i k eg e n e r a t i o n c a u s e d t h e c e l l t o f i r e a s i n g l e a c t i o n p o t e n t i a l f o l l o w e d b y a s m a l l

d e p o l a r i z i n g a f t e r - p o t e n t i a l ( a r r o w i n F i g . l B b , t r a c e 2 , l e f t ) . D e l i v e r y o f a s l i g h t l yl a r g e r d e p o l a r i z i n g p u l s e i n c r e a s e d t h e s i z e o f t h e a f t e r - p o t e n t i a l a n d c h a r a c -

t e r i s t i c a l l y l e d t o t h e g e n e r a t i o n o f a s e c o n d s p i k e t h a t was o f l o n g e r d u r a t i o n t h a n

t h e i n i t i a l s p i k e ( F i g . lBa a n d l B b , r i g h t ) . I n r e s p o n s e t o p a s s a g e o f a p r o l o n g e d

( 3 0 0 - 4 5 0 m s ) d e p o l a r i z i n g c u r r e n t p u l s e , t h e s e n e u r o n s d i s c h a r g e d an i n i t i a l b u r s t o rs h o r t t r a i n o f s p i k e s w h o s e d i s c h a r g e f r e q u e n c y d e c l i n e d o v e r 1 0 0 - 2 0 0 m s a n d i n

some c a s e s t h e n f e l l s i l e n t t h r o u g h o u t t h e r e m a i n d e r o f t h e d e p o l a r i z i n g command

( F i g s l B a n d C a n d 2 B b , l e f t p a n e l ) . W h i l e n e a r l y a l l c e l l s s h o w e d some d e g r e e o f

a c c o m m o d a t i o n i n s p i k e d i s c h a r g e t o a p r o l o n g e d d e p o l a r i z i n g s t i m u l u s , a m a j o r i t y

1 2 5








0 )

>2E CD

E

. E _

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I :

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6 e1 )a 1 )

0 )

a 1 )b Oa 1 )

,--

.

.

-

P r -

I L - ,








o f t h e n e u r o n s ( 6 5 %) s h o w e d a p r o g r e s s i v e s l o w i n g i n t h e i r r a t e o f s p i k e d i s c h a r g e

o v e r t h e c o u r s e o f c u r r e n t i n j e c t i o n , w i t h o u t a c o m p l e t e c e s s a t i o n o f f i r i n g .I n m o s t BL A p y r a m i d a l n e u r o n s , a n a f t e r - h y p e r p o l a r i z a t i o n (AHP) f o l l o w e d a

c u r r e n t - e v o k e d b u r s t o f a c t i o n p o t e n t i a l s a f t e r t e r m i n a t i o n o f t h e d e p o l a r i z i n g

command, a s h a s b e e n r e p o r t e d p r e v i o u s l y ( G e a n & S h i n n i c k - G a l l a g h e r , 1 9 8 9 ) . T h e s eh y p e r p o l a r i z i n g e v e n t s w e r e c o m p o s e d o f t w o r e a d i l y d i s t i n g u i s h a b l e c o m p o n e n t s :

a n i n i t i a l e v e n t h a v i n g a t i m e c o u r s e o f t e n s o f m i l l i s e c o n d s ( r e f e r r e d t o h e r e a s t h e

me d i um AHP) a n d a s l o w c o m p o n e n t w h i c h l a s t e d f o r u p t o s e c o n d s . I t s h o u l d b e

n o t e d t h a t t h e e a r l y p h a s e o f t h e medium AHP w a s l i k e l y t o i n c l u d e a f a s t AHP( 2 - 5 ms d u r a t i o n ) w h i c h f o l l o w e d i n d i v i d u a l a c t i o n p o t e n t i a l s ( f o r e x a m p l e , s e e F i g .l B b , l e f t p a n e l ) . S t u d i e s i n h i p p o c a m p a l p y r a m i d a l c e l l s i n d i c a t e t h a t t h e medium

AHP i s a c o m p l e x p o t e n t i a l m e d i a t e d b y t h e c o m b i n e d e f f e c t s o f t h e a n o m a l o u s

r e c t i f i e r c u r r e n t , I Q , t h e v o l t a g e - d e p e n d e n t p o t a s s i u m c u r r e n t , IM a n d t h e c a l c i u m -

d e p e n d e n t p o t a s s i u m c u r r e n t , I c ( S t o r m , 1 9 8 9 ; W i l l i a m s o n & A l g e r , 1 9 9 0 ) . As e p a r a t e c a l c i u m - d e p e n d e n t p o t a s s i u m c u r r e n t , I A H P , a p p e a r s t o u n d e r l i e t h e s l o w l y

d e v e l o p i n g AHP ( L a n c a s t e r & N i c o l l , 1 9 8 7 ; M a d i s o n e t a l . 1 9 8 7 ) a n d a c c o u n t s f o r t h e

a c c o m m o d a t i o n p r o p e r t i e s o f t h e s e n e u r o n s ( M a d i s o n & N i c o l l , 1 9 8 4 ; L a n c a s t e r &

N i c o l l , 1 9 8 7 ) . T h e s l o w AHP a n d a c c o m m o d a t i o n r e s p o n s e s o f BL A p y r a m i d a l

n e u r o n s r e p o r t e d h e r e a l s o a p p e a r e d t o b e d u e t o a c a l c i u m - a c t i v a t e d p o t a s s i u m

c o n d u c t a n c e , a s d e m o n s t r a t e d b y b l o c k a d e o f t h e s e e v e n t s b y b a t h a p p l i c a t i o n o f t h e

c a l c i u m c h a n n e l a n t a g o n i s t cadmium ( 1 0 0, M, n = 4 ) ( F i g . 1 C ) o r i n t r a c e l l u l a ri n j e c t i o n o f t h e p o t a s s i u m c h a n n e l b l o c k e r c a e s i u m ( 2 M , n = 6 ) o r t h e c a l c i u m -

c h e l a t i n g a g e n t EGTA ( 0 - 2 M i n 2 M - p o t a s s i u m a c e t a t e , n = 5 ) ( d a t a n o t s h o w n ) . I n

a d d i t i o n , w e f o u n d t h a t l o w c o n c e n t r a t i o n s o f t h e p o t a s s i u m c h a n n e l b l o c k e r TEA( 0 - 2 - 1 m m , n = 5 ) r e d u c e d o n l y t h e medium AHP w h e r e a s b a t h a p p l i c a t i o n o f

F i g . 1 . A , c a m e r a l u c i d a r e c o n s t r u c t i o n o f a L u c i f e r Y e l l o w - f i l l e d BL A p y r a m i d a l c e l l .N o t e p y r a m i d a l - t y p e s o m a w i t h p r o m i n e n t a p i c a l d e n d r i t e a n d l a r g e n u m b e r o f b a s a ld e n d r i t e s . D e n d r i t i c s p i n e s a r e n o t i l l u s t r a t e d . C a l i b r a t i o n b a r r e p r e s e n t s 5 0 , u m . B ,m e m b r a n e c h a r a c t e r i s t i c s o f a t y p i c a l BLA p y r a m i d a l n e u r o n . B a , s u p e r i m p o s e d t r a c e ss h o w i n g t h e i n t r a c e l l u l a r r e s p o n s e s t o h y p e r p o l a r i z i n g a n d d e p o l a r i z i n g c u r r e n t p u l s e s( - 0 - 8 t o + 03 nA i n 0 - 1 nA s t e p s ) . N o t e t h e s l i g h t s a g i n t h e r e s p o n s e t o t h e l a r g e s th y p e r p o l a r i z i n g p u l s e ( o p e n a r r o w ) a n d t h e t w o - s p i k e b u r s t i n r e s p o n s e t o a

s u p r a t h r e s h o l d d e p o l a r i z i n g c u r r e n t p u l s e . B b , a c t i o n p o t e n t i a l g e n e r a t i o n i n r e s p o n s e t o

s h o r t c u r r e n t p u l s e s . I n t r a c e l l u l a r i n j e c t i o n o f d e p o l a r i z i n g c u r r e n t w h i c h w a s s u b -t h r e s h o l d f o r a c t i o n p o t e n t i a l g e n e r a t i o n ( 0 7 n A , 1 0 m s ) e l i c i t e d a n e l e c t r o t o n i c p o t e n t i a lw h i c h d e c a y e d b a c k t o r e s t i n g l e v e l ( t r a c e 1 ) . A d e p o l a r i z i n g a f t e r - p o t e n t i a l ( a r r o w )

f o l l o w e d t h e a c t i o n p o t e n t i a l e l i c i t e d b y d e l i v e r y o f a c u r r e n t p u l s e ( 0 - 8 n A ) w h i c h w a s j u s tl a r g e e n o u g h t o t r i g g e r a s p i k e ( t r a c e 2 ) . W i t h a s l i g h t l y l a r g e r p u l s e ( 0 9 n A ) , t h e a f t e r -p o t e n t i a l w a s l a r g e e n o u g h t o e v o k e a s e c o n d s p i k e ( r i g h t ) . B e , s p i k e f r e q u e n c ya c c o m m o d a t i o n p r o p e r t i e s . T h e c e l l f i r e d a t w o - s p i k e b u r s t f o l l o w e d b y a s i n g l e a c t i o n

p o t e n t i a l i n r e s p o n s e t o p r o l o n g e d ( 4 5 0 m s ) d e p o l a r i z i n g c u r r e n t ( 0 - 5 n A ) . R e s t i n gm e m b r a n e p o t e n t i a l w a s -67 mV. C , r e d u c t i o n b y c a d m i u m o f t h e c u r r e n t - e v o k e d a f t e r -h y p e r p o l a r i z a t i o n ( A H P ) a n d s p i k e f r e q u e n c y a c c o m m o d a t i o n i n a n o t h e r p y r a m i d a l c e l l .C a , i n t r a c e l l u l a r i n j e c t i o n o f a 1 5 0 ms d e p o l a r i z i n g c u r r e n t p u l s e ( 1 - 0 n A ) e l i c i t e d a b u r s t

o f a c t i o n p o t e n t i a l s f o l l o w e d b y a m u l t i p h a s i c AHP. C b , t h i s c e l l s h o w e d a c c o m m o d a t i o n

o f s p i k e d i s c h a r g e d u r i n g d e l i v e r y o f a 4 5 0 ms d e p o l a r i z i n g ( 0 5 n A ) c o m m a n d . C c a n dC d , t h e AHP w a s r e d u c e d a n d a c c o m m o d a t i o n w a s b l o c k e d b y s u p e r f u s i o n o f c a d m i u m -c o n t a i n i n g m e d i u m . F o r p u r p o s e s o f c o m p a r i s o n , t h e c o n t r o l AHP r e s p o n s e ( t r a c e 1 i n C c )i s s u p e r i m p o s e d o n t h e r e s p o n s e e l i c i t e d i n t h e p r e s e n c e o f c a d m i u m ( t r a c e 2 ) . R e s t i n g

m e m b r a n e p o t e n t i a l w a s -69 mV. R e c o r d i n g s i n t h i s a n d s u b s e q u e n t f i g u r e s w e r e

o b t a i n e d w i t h 2 M - p o t a s s i u m a c e t a t e - f i l l e d e l e c t r o d e s , u n l e s s o t h e r w i s e n o t e d .

1 2 7







1 2 8

A

a

- 6 2 m V


U S S U S I O U E I U U E I I U U U U I U U E . . A t r o p i n e

2 s m DC

b i C o n t r o l 3 , M - c a r b a c h o l 3 , M - c a r b a c h o l- 6 2 | m V 2 nAI8oorist + 1 p M - a t r o p i n e

- 6 2

m V 0 lI

l < _i __ -, [V

I 1 _IL

B

AHP r e s p o n s e

3 , M - c a r b a c h o l 3 , M - c a r b a c h o l+ 1 p M - a t r o p i n e

A c c o m m o d a t i o n r e s p o n s e

I .-- I ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ - - - - - . - -1 0 . . L l AL « r n s Ln

F i g . 2 . E f f e c t o f c a r b a c h o l on m e m b r a n e p o t e n t i a l , a f t e r - h y p e r p o l a r i z a t i o n s ( A H P s ) an d

t h e accommodation r e sp on s e i n BLA n e u r o n s . A a , c h a r t record s h o w s that s u p e r f u s i o n ofc a r b a c h o l ( 3 , u m ) p r o d u c e d a s t r o n g d e p o l a r i z a t i o n w h e n a p p l i e d a t r e s t i n g membrane

p o t e n t i a l (-62 m V ) . L a r g e downward d e f l e c t i o n s i n t h e v o l t a g e record i n t h i s an d

s u b s e q u e n t f i g u r e s ar e e l e c t r o t o n i c p o t e n t i a l s e l i c i t e d b y p a s s a g e of constant current

h y p e r p o l a r i z i n g p u l s e s t h r o u g h t h e r e c o r d i n g e l e c t r o d e . Th e carbachol-induced d e p o l a r -i z a t i o n was r e v e r s e d w h e n a t r o p i n e ( 1 , u M ) was added t o t h e b a t h i n g m e d i u m . Break

C o n t r o l

- 6 0

b

- 6 0 mV








8 - b r o m o - c y c l i c AMP ( 1 mm, n = 4 ) o r i n t r a c e l l u l a r i n j e c t i o n o f c y c l i c AMP ( 1 0 0 mM,n = 3 ) e l i m i n a t e d t h e s l o w AHP w h i l e h a v i n g l i t t l e o r n o e f f e c t o n t h e medium AHP

( d a t a n o t s h o w n ) . T h e s e r e s u l t s s u p p o r t t h e c o n c l u s i o n t h a t t h e AHPs r e c o r d e d i n r a t

BL A n e u r o n s a r e s i m i l a r t o t h o s e f o u n d i n o t h e r p y r a m i d a l - t y p e n e u r o n s i n t h e

b r a i n .

S u p e r f u s i o n o f c h o l i n e r g i c d r u g s

B a t h a p p l i c a t i o n o f t h e c h o l i n e r g i c a g o n i s t c a r b a c h o l h a d m a r k e d e f f e c t s o n t h e

e x c i t a b i l i t y o f BL A p y r a m i d a l n e u r o n s . W h i l e c h o l i n e r g i c r e s p o n s i v e n e s s w a s

r o u t i n e l y a s s e s s e d u s i n g c a r b a c h o l a t a c o n c e n t r a t i o n o f 3 # M , t h e e f f e c t s o f t h e

a g o n i s t c o u l d b e s e e n a t c o n c e n t r a t i o n s a s l o w a s 1 0 0 nm a n d a l l t h e a g o n i s t - i n d u c e d

e f f e c t s d e s c r i b e d h e r e w e r e c o n c e n t r a t i o n d e p e n d e n t . T h e r e c o r d s i n F i g . 2

i l l u s t r a t e a n u m b e r o f t h e m a j o r e f f e c t s t h a t w e r e p r o d u c e d b y s u p e r f u s i o n o f

c a r b a c h o l i n BL A p y r a m i d a l n e u r o n s . T h e f i r s t o f t h e s e w a s a s l o w m e m b r a n e d e -p o l a r i z a t i o n t h a t i n many c a s e s w a s l a r g e e n o u g h t o c a u s e r e p e t i t i v e f i r i n g ( F i g . 2 A a ) .

T h e d e p o l a r i z a t i o n w a s a s s o c i a t e d w i t h a n i n c r e a s e i n i n p u t r e s i s t a n c e , w h i c h w a s

d e t e r m i n e d b y p a s s i n g c o n s t a n t c u r r e n t h y p e r p o l a r i z i n g p u l s e s t h r o u g h t h e r e c o r d i n g

e l e c t r o d e . T h i s i n c r e a s e i n i n p u t r e s i s t a n c e w a s s e e n m o r e c l e a r l y w h e n a s t e a d y

h y p e r p o l a r i z i n g c u r r e n t w a s a p p l i e d t h r o u g h t h e e l e c t r o d e t o r e t u r n t h e m e m b r a n ep o t e n t i a l b a c k t o r e s t i n g l e v e l ( s e e b a r l a b e l l e d D C i n F i g . 2 A a ) . T h e s e

d e p o l a r i z a t i o n s a p p e a r e d t o b e v o l t a g e d e p e n d e n t i n t h a t t h e y o c c u r r e d o n l y i n c e l l st h a t h a d r e s t i n g membrane p o t e n t i a l s m o r e p o s i t i v e t h a n -65 mV o r i n n e u r o n s

w h o s e membrane p o t e n t i a l h a d b e e n m a n u a l l y d e p o l a r i z e d t o n e a r f i r i n g t h r e s h o l d

b y i n t r a c e l l u l a r i n j e c t i o n o f D C c u r r e n t p r i o r t o a g o n i s t s u p e r f u s i o n . B a t h a p p l i c a t i o no f c a r b a c h o l ( 3 # M ) o r t h e m u s c a r i n i c a g o n i s t s m u s c a r i n e ( 3 - 1 0 I s M , n = 4 ) o r

o x o t r e m o r i n e - M ( 3 - 1 0 / S M , n = 7 ) p r o d u c e d s l o w d e p o l a r i z i n g r e s p o n s e s i n t h i r t y -s e v e n o f 2 0 8 c e l l s when r e c o r d i n g a t r e s t i n g membrane p o t e n t i a l . T h e r e l a t i v e l y l o w

i n c i d e n c e o f c h o l i n e r g i c r e s p o n s e s a p p e a r e d t o r e f l e c t t h e v o l t a g e - d e p e n d e n t n a t u r e

o f t h e s e e v e n t s , s i n c e a p p l i c at i o n o f c a r b a c h o l o r m u s c a r i n i c a g o n i s t s d u r i n g

d e p o l a r i z a t i o n o f t h e membrane t o j u s t b e l o w f i r i n g t h r e s h o l d w i t h D C c u r r e n t

p r o d u c e d d e p o l a r i z a t i o n i n t w e n t y - t w o o f t h i r t y - o n e n e u r o n s w h i c h f a i l e d t o

r e s p o n d a t t h e i r r e s t i n g membrane p o t e n t i a l . T h e d e p o l a r i z i n g e f f e c t o f c a r b a c h o l

( 3 / t M ) w a s f u l l y r e v e r s e d b y t h e m u s c a r i n i c a n t a g o n i s t a t r o p i n e ( 1 f t M ) ( F i g . 2 A a ) ,

b u t n o t b y t h e n i c o t i n i c a n t a g o n i s t h e x a m e t h o n i u m , i n d i c a t i n g i t s m e d i a t i o n v i a a

m u s c a r i n i c - t y p e r e c e p t o r .T h e s e c o n d m a j o r c h o l i n e r g i c a c t i o n o n BL A p y r a m i d a l n e u r o n s w a s a r e d u c t i o n

i n t h e s l o w c o m p o n e n t o f t h e AHP t h a t f o l l o w e d a c u r r e n t - e v o k e d b u r s t o f a c t i o n

p o t e n t i a l s ( F i g . 2 A b ) . C a r b a c h o l r e v e r s i b l y r e d u c e d t h e s l o w AHP w i t h a n I C 5 0

i n t h e c h a r t r e c o r d r e p r e s e n t s 3 m i n . A b , i n t h e s a m e c e l l , p a s s a g e o f a 1 5 0 ms d e p o l a r i z i n gc u r r e n t p u l s e ( 1 0 n A ) t h r o u g h t h e r e c o r d i n g e l e c t r o d e c a u s e d t h e c e l l t o f i r e a b u r s t o fa c t i o n p o t e n t i a l s f o l l o w e d b y a m e d i u m a n d s l o w AHP ( l e f t ) . A d m i n i s t r a t i o n o f c a r b a c h o lb l o c k e d t h e s l o w AHP b u t n o t t h e medium AHP ( m i d d l e ) a n d t h i s e f f e c t w a s r e v e r s e d i n

t h e p r e s e n c e o f a t r o p i n e ( r i g h t ) . N o t e t h a t c a r b a c h o l a l s o b l o c k e d t h e o c c u r r e n c e o fs p o n t a n e o u s i n h i b i t o r y s y n a p t i c p o t e n t i a l s , w h i c h a p p e a r a s p h a s i c h y p e r p o l a r i z i n ge v e n t s i n t h e d e c a y p h a s e o f t h e AHP. B , r e c o r d i n g f r o m a d i f f e r e n t c e l l i l l u s t r a t e s t h er e d u c t i o n i n t h e s l o w AHP b y c a r b a c h o l ( B a ) a n d c o n c o m i t a n t b l o c k a d e o f s p i k ef r e q u e n c y a c c o m m o d a t i o n ( B b ) . E a c h o f t h e s e e f f e c t s w a s r e v e r s e d b y a t r o p i n e ( r i g h tp a n e l s ) . R e s t i n g membrane p o t e n t i a l w a s -69 mV.

1 2 9








( c o n c e n t r a t i o n g i v i n g 5 0 % m a x i m a l i n h i b i t i o n ) o f a p p r o x i m a t e l y 5 0 0 nM ( F i g . 3 )a n d t h i s e f f e c t o c c u r r e d i n d e p e n d e n t o f c h a n g e s i n a c t i o n p o t e n t i a l d u r a t i o n o r i n t h e

a m p l i t u d e o f t h e medium AHP. I n v i r t u a l l y a l l c a s e s , t h e r e d u c t i o n o f t h e s l o w AHP

w a s a s s o c i a t e d w i t h a c o n c o m i t a n t r e d u c t i o n o f s p i k e f r e q u e n c y a c c o m m o d a t i o n , a s

1 0 0

- o - - C o n t r o l 3 , M - c a r b a c h o l

I - . - - ~ l 0 o o n m - P Z< 8 0 - 0n-Z0

I N 300 nM-PZ 26 0 1uM-PZ - 6 4 mV

c00

4'- 60- 1

0

. 0: E 4 0 -C

C a l c n 3 ( M - c a r b a c h o l + l m - p i r e n z e p i n e

20-

0 M1 0 - 8 1 0 - 7 1 0 - 6 1 0 - 5

C a r b a c h o l c o n c e n t r a t i o n ( m )

F i g . 3 . A , d o s e - r e s p o n s e c u r v e s f o r r e d u c t i o n o f t h e s l o w AHP b y c a r b a c h o l g e n e r a t e d i nt h e a b s e n c e ( c o n t r o l ) a n d p r e s e n c e o f i n c r e a s i n g c o n c e n t r a t i o n s o f p i r e n z e p i n e ( P Z )( 0 1 - 1 0 / L M ) . P i r e n z e p i n e p r o d u c e d a p a r a l l e l , r i g h t w a r d s h i f t i n t h e c a r b a c h o l d o s e -

r e s p o n s e c u r v e . E a c h d a t a p o i n t r e p r e s e n t s t h e mean + S .E .M . o f d e t e r m i n a t i o n s i n s i xt o t h i r t e e n n e u r o n s . F o r p u r p o s e s o f c l a r i t y , e r r o r b a r s w e r e o m i t t e d f r o m t h e c u r v e s

g e n e r a t e d i n t h e p r e s e n c e o f t h e a n t a g o n i s t . B , r e c o r d s f r o m a t y p i c a l e x p e r i m e n t s h o w i n gt h e d e p r e s s a n t e f f e c t o f c a r b a c h o l o n t h e s l o w AHP a n d i t s r e v e r s a l b y p i r e n z e p i n e . I n

e a c h r e c o r d , t h e c o n t r o l AHP r e c o r d e d i n t h e a b s e n c e o f d r u g ( t r a c e 1 ) i s s u p e r i m p o s e do n t h e r e s p o n s e e l i c i t e d u n d e r t h e i n d i c a t e d d r u g c o n d i t i o n s ( t r a c e 2 ) . R e s t i n g membrane

p o t e n t i a l w a s -64 mV.

s h o w n f o r e x a m p l e i n F i g . 2 B b . W h i l e t h e b l o c k a d e o f t h e s l o w AHP a n d

a c c o m m o d a t i o n b y c a r b a c h o l o c c a s i o n a l l y o c c u r r e d i n a s s o c i a t i o n w i t h t h e

g e n e r a t i o n o f t h e c h o l i n e r g i c s l o w d e p o l a r i z a t i o n ( s e e r e c o r d s f r o m c e l l s h o w n i n F i g .2 A ) , s u c h e f f e c t s w e r e c h a r a c t e r i s t i c a l l y o b s e r v e d i n t h e a b s e n c e o f a n y c h a n g e i nmembrane p o t e n t i a l ( e . g . F i g . 2 B ) . T h e r e d u c t i o n o f t h e s l o w AHP a n d s p i k ef r e q u e n c y a c c o m m o d a t i o n b y c a r b a c h o l was b l o c k e d b y l o w c o n c e n t r a t i o n s o f

a t r o p i n e ( 0 1 - 1 - 0 f M , n = 1 6 ) ( F i g s . 2A a n d B , r i g h t p a n e l s ) b u t n o t b y h e x a -

methonium ( 1 0 - 5 0 / L M , n = 8 ) . I n a d d i t i o n , b o t h a c t i o n s o f c a r b a c h o l were m i m i c k e d

b y s u p e r f u s i o n o f m u s c a r i n e ( 1 - 1 0 J t M , n = 8 ) , o x o t r e m o r i n e ( 1 J t M , n = 3 ) a n d

o x o t r e m o r i n e - M ( 1 / , M , n = 8 ) , b u t n o t b y t h e n i c o t i n i c a g o n i s t DMPP ( 1 0 / I M , n = 5 ) ,c o n s i s t e n t w i t h t h e i r m e d i a t i o n v i a a m u s c a r i n i c r e c e p t o r . P r e v i o u s s t u d i e s h a v e

s u g g e s t e d t h a t t h e M1 r e c e p t o r i s i n v o l v e d i n t h e m u s c a r i n i c r e d u c t i o n o f t h e AHP

i n h i p p o c a m p a l p y r a m i d a l c e l l s ( D u t a r & N i c o l l , 1 9 8 8 ) a n d m y e n t e r i c p l e x u sn e u r o n s ( G a l l i g a n , N o r t h & T o k i m a s a , 1 9 8 9 ) . S i m i l a r l y , i n e x p e r i m e n t s u t i l i z i n g t h e

M l - s e l e c t i v e a n t a g o n i s t p i r e n z e p i n e , w e w e r e a b l e t o d e m o n s t r a t e a d o s e - d e p e n d e n t ,

c o m p e t i t i v e a n t a g o n i s m o f t h e c a r b a c h o l - i n d u c e d r e d u c t i o n o f t h e s l o w AHP i n BL Ap y r a m i d a l c e l l s ( F i g . 3 ) .

1 3 0








We e x a m i n e d t h e e f f e c t o f c a r b a c h o l o n t h e c a l c i u m a c t i o n p o t e n t i a l t o d e t e r m i n e

w h e t h e r a r e d u c t i o n i n c a l c i u m e n t r y c o u l d a c c o u n t f o r t h e r e d u c t i o n o f t h e s l o w

AHP. When r e c o r d i n g s w e r e made i n t h e p r e s e n c e o f TTX ( 1 , i M ) a n d TEA ( 5 m M ) ,

p a s s a g e o f a b r i e f ( 1 5 0 m s ) d e p o l a r i z i n g c u r r e n t p u l s e t h r o u g h t h e r e c o r d i n g e l e c t r o d e

c a u s e d t h e c e l l t o f i r e a c a l c i u m s p i k e ( F i g . 4 B , l o w e r l e f t p a n e l ) f o l l o w e d b y a mediuma n d s l o w AHP ( F i g . 4 A , u p p e r l e f t p a n e l ) . A t a t i m e w h e n c a r b a c h o l ( 1 0 / t M ) h a d

s u b s t a n t i a l l y r e d u c e d t h e s l o w c o m p o n e n t o f t h e AHP, t h e c a l c i u m s p i k e was l a r g e l yu n d i m i n i s h e d i n s i z e a n d w a s , i n f a c t , s l i g h t l y b r o a d e n e d ( c f . F i g . 4 , c e n t r e p a n e l s ) .T h e r e c o r d i n g s i n F i g . 4 a l s o s h o w t h a t a T E A - i n s e n s i t i v e c o m p o n e n t o f t h e me d i um

AHP w a s l a r g e l y u n a f f e c t e d b y c a r b a c h o l . S i m i l a r r e s u l t s w e r e o b t a i n e d i n t h r e e

a d d i t i o n a l n e u r o n s a n d i n a l l f o u r c a s e s , t h e i n h i b i t o r y e f f e c t o f c a r b a c h o l o n t h e s l o w

AHP w a s b l o c k e d b y a t r o p i n e ( 5 0 0 n M - 1 / S M ) ( F i g . 4 , r i g h t p a n e l s ) a n d m i m i c k e d b ym u s c a r i n e ( 3 / L M , n = 2 ) .

I nmany

n e u r o n s , t h e r e d u c t i o n o f t h e s l o w AHPb y

c a r b a c h o lw a s a c c o m p a n i e db y a d e p o l a r i z i n g a f t e r - p o t e n t i a l ( D A P ) t h a t t y p i c a l l y a p p e a r e d t o e m e r g e f r o m t h e

d e c a y p h a s e o f t h e m u s c a r i n i c - i n s e n s i t i v e medium AHP. T h e a m p l i t u d e o f t h e DAP

i n c r e a s e d w i t h e l e v a t i o n s i n t h e c o n c e n t r a t i o n o f b a t h - a p p l i e d c a r b a c h o l , a n d a l s owhen r e c o r d i n g s w e r e o b t a i n e d a s t h e c e l l w a s p r o g r e s s i v e l y d e p o l a r i z e d d u r i n g

p a s s a g e o f D C c u r r e n t . M e a s u r e m e n t s t a k e n i n t h e p r e s e n c e o f c a r b a c h o l ( 3 / t M )r e v e a l e d t h a t t h e DAP h a d a mean e x t r a p o l a t e d r e v e r s a l p o t e n t i a l o f - 8 1 - 5 + 1 - 6 mV( n = 1 3 ) a n d d u r a t i o n o f 6 - 9 + 0 - 4 s ( n = 9 ) when r e c o r d i n g s w e r e made a t a

m e m b r a n e p o t e n t i a l o f -65 mV. When c a r b a c h o l was a p p l i e d t o c e l l s t h a t w e r e h e l d

j u s t b e l o w t h r e s h o l d f o r f i r i n g ( a p p r o x i m a t e l y -60 mV) w i t h D C c u r r e n t , t h e DAP

w a s l a r g e e n o u g h t o d e p o l a r i z e t h e c e l l a b o v e t h r e s h o l d a n d t r i g g e r f i r i n g t h a t c o u l dl a s t s e v e r a l m i n u t e s . I n a d d i t i o n , i n many n e u r o n s i n w h i c h c a r b a c h o l h a d n o e f f e c to n r e s t i n g membrane p o t e n t i a l , t h e a f t e r - p o t e n t i a l e l i c i t e d b y p e r i o d i c i n t r a c e l l u l a rc u r r e n t i n j e c t i o n ( 0 - 5 - 1 - 0 nA a t 0 - 0 7 - 0 { 2 H z ) s u m m a t e d i n a s t e p w i s e f a s h i o n t o

p r o d u c e l a r g e ( 1 0 - 2 0 mV) d e p o l a r i z a t i o n s . I t s h o u l d b e n o t e d t h a t DAPs h a v i n g

p r o p e r t i e s s i m i l a r t o t h o s e o b s e r v e d h e r e h a v e b e e n d e s c r i b e d p r e v i o u s l y f o l l o w i n gm u s c a r i n i c r e c e p t o r a c t i v a t i o n i n g u i n e a - p i g h i p p o c a m p a l ( B e n a r d o & P r i n c e , 1 9 8 2 )a n d c o r t i c a l ( M c C o r m i c k & P r i n c e , 1 9 8 6 ) p y r a m i d a l c e l l s .

A t h i r d p r o m i n e n t e f f e c t o f c a r b a c h o l t h a t was o b s e r v e d i n BL A p y r a m i d a l

n e u r o n s w a s a r e d u c t i o n i n t h e f r e q u e n c y a n d a m p l i t u d e o f s p o n t a n e o u s a n d

s t i m u l u s - e v o k e d s y n a p t i c p o t e n t i a l s . F o r e x a m p l e , i n t h e r e c o r d s s h o w n i n F i g . 2 A b ,

s p o n t a n e o u s I P S P s a r e s e e n a s t h e l a r g e downward d e f l e c t i o n s t h r o u g h o u t t h e

d e c a y p h a s e o f t h e AHP t h a t f o l l o w s a c u r r e n t - e v o k e d b u r s t o f s p i k e s . T h e s e

s p o n t a n e o u s i n h i b i t o r y e v e n t s w e r e e l i m i n a t e d d u r i n g s u p e r f u s i o n o f 3 j t M - c a r b a c h o l( F i g . 2 A b , m i d d l e p a n e l ) a n d r e a p p e a r e d a f t e r s w i t c h i n g t o medium c o n t a i n i n gc a r b a c h o l ( 3 j M ) a n d a t r o p i n e ( 1 / t M ) ( F i g . 2 A b , r i g h t p a n e l ) . M u s c a r i n i c b l o c k a d e o f

s p o n t a n e o u s I P S P s was t y p i c a l l y n o t a s s o c i a t e d w i t h a n y c h a n g e i n membrane

p o t e n t i a l . T h i s f i n d i n g s u g g e s t s t h a t t h e r e m o v a l o f t o n i c i n h i b i t o r y i n p u t b y

c a r b a c h o l w a s u n l i k e l y t o a c c o u n t f o r m u s c a r i n i c d e p o l a r i z a t i o n s r e c o r d e d a t t h e

s o m a .E x c i t a t o r y a n d i n h i b i t o r y s y n a p t i c p o t e n t i a l s t h a t w e r e e l i c i t e d i n BL A n e u r o n s

f o l l o w i n g s t i m u l a t i o n o f a f f e r e n t s w i t h i n t h e EC w e r e a l s o r e d u c e d b y b a t h

a p p l i c a t i o n o f c a r b a c h o l o r m u s c a r i n i c a g o n i s t s . E l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n o f t h e EC

r o u t i n e l y p r o d u c e d a n EPSP a t s h o r t l a t e n c y ( F i g . 5 A , l e f t p a n e l ) f o l l o w e d b y a n

1 3 1







1 3 2 M . S . WASHBURN AND H . C . MOISES

0>

-= x

C a

.0~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

0

o

C C

EC ol 0








e a r l y IPSP w h i c h r e a c h e d p e a k a m p l i t u d e 3 7 + 1 P 6 ms ( n = 4 6 ) f o l l o w i n g s t i m u l a t i o n .

A s t h e s t i m u l a t i o n i n t e n s i t y w a s i n c r e a s e d , t h e e a r l y IPSP w a s f o l l o w e d b y a l a t e

IPSP w h i c h r e a c h e d m a x i m a l a m p l i t u d e a t 1 7 1 + 26 m s ( n = 4 4 ) a n d l a s t e d f r o m

7 0 0 - 1 0 0 0 ms ( F i g . 5 B , l e f t p a n e l ) . C a r b a c h o l r e d u c e d t h e a m p l i t u d e o f t h e s t i m u l u s -

e v o k e d f a s t EPSP i n a c o n c e n t r a t i o n - d e p e n d e n t manner ( I C 5 0 o f a p p r o x i m a t e l y1 0 / L M ) a n d , i n n e a r l y a l l c a s e s e x a m i n e d ( 1 5 2 o f 1 5 9 c e l l s ) , t h i s e f f e c t w a s a s s o c i a t e d

w i t h c o n c o m i t a n t r e d u c t i o n s i n t h e e a r l y a n d l a t e I P S P s ( F i g . 5 ) . T h e s e e f f e c t so c c u r r e d i n d e p e n d e n t o f c h a n g e s i n r e s t i n g membrane p o t e n t i a l o r i n p u t r e s i s t a n c e

o f t h e c e l l a n d s h o w e d r e v e r s a l w i t h i n 2 0 m i n a f t e r s w i t c h i n g f r o m d r u g - c o n t a i n i n g

ACSF t o n o r m a l b a t h i n g m e d i u m . T h e i n h i b i t o r y e f f e c t s o f c a r b a c h o l o n t h e

s t i m u l u s - e v o k e d p o s t s y n a p t i c p o t e n t i a l s w e r e b l o c k e d b y a t r o p i n e ( 0 - 1 - 1 - 0 , U M ,n = 1 2 ) ( F i g . 5 , r i g h t p a n e l s ) b u t n o t b y h e x a m e t h o n i u m ( 1 0 - 5 0 , U M , n = 5 ) a n d w e r e

m i m i c k e d b y m u s c a r i n e ( 1 - 3 , U M , n = 4 ) a n d o x o t r e m o r i n e - M ( 1 / M , n = 5 ) b u t n o t

DMPP ( 1 0 , U M , n=

3 ) . T h e s e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e c h o l i n e r g i c r e d u c t i o no f

s y n a p t i c e v e n t s i n t h e BL A r e s u l t s f r o m t h e a c t i v a t i o n o f m u s c a r i n i c - t y p e r e c e p t o r s .

We e x a m i n e d t h e r e s p o n s e s o f BL A n e u r o n s t o p r e s s u r e a p p l i c a t i o n o f GABA o r

b a c l o f e n b e f o r e , d u r i n g a n d a f t e r b a t h a p p l i c a t i o n o f c a r b a c h o l t o d e t e r m i n e w h e t h e r

t h e c h o l i n e r g i c r e d u c t i o n i n t h e e a r l y a n d l a t e I P S P s m i g h t r e f l e c t c h a n g e s i n

p o s t s y n a p t i c c h e m o s e n s i t i v i t y t o i n h i b i t o r y n e u r o t r a n s m i t t e r . L o c a l a p p l i c a t i o n o f

GABA ( 3 mM) t o t h e s u r f a c e o f t h e s l i c e n e a r t h e r e c o r d i n g e l e c t r o d e e l i c i t e d a

t r i p h a s i c r e s p o n s e p r o f i l e ( F i g . 5 A , i n s e t s ) , c o n s i s t i n g o f a n i n i t i a l h y p e r p o l a r i z a t i o n

a n d s u b s e q u e n t d e p o l a r i z a t i o n t h a t a r e m e d i a t e d b y a n i n c r e a s e i n c h l o r i d e

c o n d u c t a n c e , f o l l o w e d b y a l a t e h y p e r p o l a r i z a t i o n m e d i a t e d b y a n i n c r e a s e i n

p o t a s s i u m c o n d u c t a n c e ( s e e M o i s e s & W a s h b u r n , 1 9 8 9 ) . T h e t r i p h a s i c p r o f i l e o f t h eG A B A - i n d u c e d r e s p o n s e was u n a f f e c t e d d u r i n g s u p e r f u s i o n o f c a r b a c h o l ( 3 a M ) a t a

t i m e when t h e e a r l y a n d l a t e I P S P s e l i c i t e d b y EC s t i m u l a t i o n w e r e c l e a r l y r e d u c e d ,a s s h o w n b y t h e i n s e t s i n F i g . 5 A . P r e s s u r e a p p l i c a t i o n o f t h e GABAB a g o n i s t

b a c l o f e n ( 3 mM) t o t h e s l i c e p r o d u c e d o n l y h y p e r p o l a r i z a t i o n s i n BL A p y r a m i d a l

n e u r o n s a n d t h e s e r e s p o n s e s w e r e s i m i l a r l y u n a f f e c t e d b y c a r b a c h o l ( 3 - 1 0 J I M , n = 6 ,

d a t a n o t s h o w n ) .

R e s p o n s e s t o l o c a l a p p l i c a t i o n o f c h o l i n e r g i c d r u g s

To f u r t h e r e x a m i n ec h o l i n e r g i c

a c t i o n s i n t h eBLA,

c a r b a c h o l a n d o t h e r

c h o l i n o m i m e t i c s w e r e a p p l i e d t o t h e s u r f a c e o f t h e s l i c e f r o m a n e x t r a c e l l u l a r p i p e t t e

i n o r d e r t o l i m i t t h e d u r a t i o n o f d r u g a c t i o n a n d b e t t e r l o c a l i z e t h e s i t e o f d r u g e f f e c t .

B r i e f a p p l i c a t i o n s o f c a r b a c h o l ( 1 0 ms d u r a t i o n a t 2 0 0 k P a , 3 mm c o n c e n t r a t i o n i n

F i g . 4 . E f f e c t o f c a r b a c h o l o n t h e s l o w AHP a n d c a l c i u m s p i k e s i n a BLA p y r a m i d a l c e l l .A l l r e c o r d i n g s w e r e o b t a i n e d i n t h e p r e s e n c e o f 1 , I M - T T X a n d 5 mM-TEA. A , t r a c e s

r e p r e s e n t t h e AHPs w h i c h f o l l o w t h e c a l c i u m a c t i o n p o t e n t i a l e l i c i t e d b y p a s s a g e o f a

s h o r t d e p o l a r i z i n g c u r r e n t p u l s e t h r o u g h t h e r e c o r d i n g e l e c t r o d e ( 1 n A , 1 5 0 m s ) . T h e

m i d d l e p a n e l s h o w s t h e AHP e l i c i t e d f o l l o w i n g b a t h p e r f u s i o n o f c a r b a c h o l ( 1 0 , L M ) f o r1 5 m i n . I n t h e c e n t r e a n d r i g h t c o l u m n s o f t h i s f i g u r e , r e s p o n s e s r e c o r d e d i n t h e p r e s e n c e

o f d r u g ( t h i c k l i n e s ) a r e s u p e r i m p o s e d o n t h e c o n t r o l r e s p o n s e ( t h i n n e r l i n e s ) . The r e c o r do n t h e r i g h t was o b t a i n e d 1 5 min a f t e r s w i t c h i n g t o ACSF c o n t a i n i n g c a r b a c h o l ( 1 0 a M )a n d a t r o p i n e ( 5 0 0 n M ) . B , t h e t o p r e c o r d s a r e e x p a n d e d p o r t i o n s o f t h e t r a c e s f r o m A a n d

s h o w t h e c o r r e s p o n d i n g c a l c i u m s p i k e s r e c o r d e d u n d e r c o n t r o l c o n d i t i o n s ( l e f t ) a n d d u r i n g

p e r f u s i o n o f c a r b a c h o l i n t h e a b s e n c e ( m i d d l e ) a n d p r e s e n c e o f a t r o p i n e ( r i g h t ) . R e s t i n gmembrane p o t e n t i a l was -72 m V ) .

1 3 3







1 3 4 M . S . HWASHBlURN AND H . C . MOISES

>g E EE ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ E

E o - NLoXO + g ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ L0

c u ~

.0<E-5~~~~~~L

L C I- c0

L O

.0 ~ ~~c

c~~~~~~~~~~~~~~~~~~~u

o~~~~~~~~~~~cE~~~~~~~~~~~~~

0~~~~~~~~~~~0

( a 0

- oo








t h e p i p e t t e ) m i m i c k e d t h e p r o f i l e o f e f f e c t s o b t a i n e d d u r i n g b a t h s u p e r f u s i o n o f t h e

a g o n i s t , p r o d u c i n g s l o w d e p o l a r i z a t i o n s i n p y r a m i d a l c e l l s , b l o c k a d e o f t h e s l o w AHP

a n d s p i k e f r e q u e n c y a c c o m m o d a t i o n a n d r e d u c t i o n s i n s p o n t a n e o u s a n d s y n a p t i c a l l y

e v o k e d p o s t s y n a p t i c p o t e n t i a l s . H o w e v e r , w h i l e s l i g h t l y l e s s t h a n 2 0 % o f BL A

p y r a m i d a l n e u r o n s w e r e f o u n d t o r e s p o n d t o b a t h a d m i n i s t r a t i o n o f c a r b a c h o l w i t hc h a n g e s i n membrane p o t e n t i a l , i n v i r t u a l l y a l l c e l l s ( n i n e t y o f n i n e t y - s i x c a s e s ) , l o c a la p p l i c a t i o n o f d r u g s e l i c i t e d a s t e r e o t y p e d b i p h a s i c membrane r e s p o n s e c o n s i s t i n g o f

a r a p i d h y p e r p o l a r i z a t i o n f o l l o w e d b y a p r o l o n g e d d e p o l a r i z a t i o n . I t s h o u l d b e n o t e d

t h a t s u c h b i p h a s i c r e s p o n s e s w e r e o c c a s i o n a l l y o b s e r v e d d u r i n g b a t h s u p e r f u s i o n o f

d r u g s b u t c o u l d o n l y b e e l i c i t e d w i t h h i g h a g o n i s t c o n c e n t r a t i o n s ( e . g . c a r b a c h o l i ne x c e s s o f 3 0 / M ) .

A g o n i s t s a n d a n t a g o n i s t s h a v i n g s e l e c t i v i t y f o r m u s c a r i n i c a n d n i c o t i n i c r e c e p t o r s

w e r e u s e d t o c h a r a c t e r i z e t h e c h o l i n e r g i c r e c e p t o r m e d i a t i n g t h e d e p o l a r i z i n g a n d

h y p e r p o l a r i z i n ge f f e c t

o fc a r b a c h o l o n membrane p o t e n t i a l . B a t h a p p l i c a t i o n o fa t r o p i n e ( 0 1 - 1 O J t M ) r e v e r s i b l y b l o c k e d t h e c a r b a c h o l - i n d u c e d h y p e r p o l a r i z a t i o n

a n d d e p o l a r i z a t i o n i n a l l e i g h t e e n BL A p y r a m i d a l n e u r o n s t e s t e d , w h e r e a s

a d m i n i s t r a t i o n o f t h e n i c o t i n i c a n t a g o n i s t h e x a m e t h o n i u m a t c o n c e n t r a t i o n s a s h i g h

a s 5 0 / t M h a d n o e f f e c t o n e i t h e r o f t h e s e m e m b r a n e r e s p o n s e s ( n = 7 ) . T h e c o n c l u s i o n

t h a t t h e d e p o l a r i z i n g a n d h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e s t o c a r b a c h o l r e s u l t e d f r o m t h e

a c t i v a t i o n o f m u s c a r i n i c r e c e p t o r s r e c e i v e d a d d e d s u p p o r t f r o m t h e f i n d i n g t h a t l o c a la p pl i c a t i o n o f t h e m u s c a r i n i c a g o n i s t s o x o t r e m o r i n e - M ( 5 - 1 0 mm, n = 1 2 ) ( F i g . 7 ) ,o x o t r e m o r i n e ( 1 0 mm, n = 3 ) , m u s c a r i n e ( 3 m m , n = 6 ) , m e t h a c h o l i n e ( 1 0 m M ,n = 2 ) o r M c N - A - 2 4 3 ( 3 mm, n = 6 ) p r o d u c e d a s i m i l a r p r o f i l e o f membrane h y p e r -

p o l a r i z a t i o n f o l l o w e d b y a s l o w d e p o l a r i z a t i o n a s s o c i a t e d w i t h a n i n c r e a s e i n i n p u tr e s i s t a n c e . C o n v e r s e l y , t e s t s i n e i g h t BL A n e u r o n s f a i l e d t o r e v e a l a n y e f f e c t o f t h e

n i c o t i n i c a g o n i s t d i m e t h y l p i p e r a z i n i u m ( D M P P , 1 0 mm) o n m e m b r a n e p o t e n t i a l ,a l t h o u g h s m a l l d e c r e a s e s i n i n p u t r e s i s t a n c e w e r e o c c a s i o n a l l y o b s e r v e d .

T h e c a r b a c h o l - i n d u c e d h y p e r p o l a r i z a t i o n w a s t y p i c a l l y l e s s t h a n 5 mV i na m p l i t u d e when r e c o r d i n g a t r e s t i n g membrane p o t e n t i a l ( m e a n = 3 - 6 + 0 4 mV, n =

2 4 ) w h e r e a s i t i n c r e a s e d i n s i z e a s t h e c e l l w a s d e p o l a r i z e d w i t h i n t r a c e l l u l a ri n j e c t i o n s o f D C c u r r e n t . R e s u l t s i n F i g . 6A s h o w t h a t t h e h y p e r p o l a r i z a t i o n s t o

c a r b a c h o l w e r e a s s o c i a t e d w i t h a d e c r e a s e i n m e m b r a n e i n p u t r e s i s t a n c e . To g a i n

i n s i g h t i n t o t h e n a t u r e o f t h e s e h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e s , we c o m p a r e d t h e r e v e r s a lp o t e n t i a l o f t h i s r e s p o n s e t o t h a t o f t h e c h l o r i d e - m e d i a t e d e a r l y IPSP t h a t i s

r e c o r d e d i n BL A p y r a m i d a l c e l l s f o l l o w i n g a c t i v a t i o n o f a m y g d a l o p e t a l a f f e r e n t sw i t h i n t h e EC ( M o i s e s & W a s h b u r n , 1 9 8 9 ) . T h i s t y p e o f a n a l y s i s i s i l l u s t r a t e d i n F i g .6 . A p l o t o f t h e a m p l i t u d e s o f t h e c a r b a c h o l - i n d u c e d h y p e r p o l a r i z a t i o n s ( F i g . 6 A )a n d e a r l y I P S P s ( O , F i g . 6 B ) e l i c i t e d o v e r a r a n g e o f m e m b r a n e p o t e n t i a l s r e v e a l e d

t h a t b o t h r e s p o n s e s h a d r e v e r s a l p o t e n t i a l s o f a p p r o x i m a t e l y -78 mV ( F i g . 6 C ) .

O v e r a l l , we f o u n d t h a t t h e r e w a s c l o s e a g r e e m e n t b e t w e e n t h e r e v e r s a l p o t e n t i a l o f

t h e e a r l y I P S P ( - 7 3 - 6 + 1 - 9 m V , n = 3 2 ) a n d t h a t o f t h e i n i t i a l h y p e r p o l a r i z a t i o n t o

c a r b a c h o l p r e s s u r e e j e c t i o n ( - 7 6 4 1 + 1 P 0 , n = 2 5 ) , when d e t e r m i n e d i n t h i s m a n n e r .

I n a l l c a s e s ( n = 9 0 ) , t h e i n i t i a l h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e t o c a r b a c h o l a p p l i c a t i o nw a s f o l l o w e d b y a s l o w membrane d e p o l a r i z a t i o n . T h e s e d e p o l a r i z i n g r e s p o n s e s w e r e

o f v a r i a b l e d u r a t i o n a n d w e r e t y p i c a l l y a s s o c i a t e d w i t h a n i n c r e a s e i n i n p u t

r e s i s t a n c e ( m e a n i n c r e a s e a t -60 mV = 2 6 7 + 4 - 2 % , n = 1 6 ) , a s d e t e r m i n e d b yp a s s i n g c o n s t a n t - c u r r e n t h y p e r p o l a r i z i n g c u r r e n t p u l s e s t h r o u g h t h e r e c o r d i n g

1 3 5








B

C a r b a c h o l responses S y n a p t i c r e s p o n s e s

- 6 5 mV - 6 5 mV _ m s

* ~ ~ ~ ~ 7 0D C D C D C

-75mV -75mV

DC DC

-80mV

- 7 9 mV

- 8 3 mV lmV -86 mV - _0

D C

C

10

E

-100 - 9 0 -80 -70 - 6 0

E

Membrane p o t e n t i a l ( m V )

- 1 0 ° .

-20

F i g . 6 . C o m p a r i s o n o f r e v e r s a l p o t e n t i a l s o f t h e e a r l y IPSP a n d h y p e r p o l a r i z i n g responses

t o l o c a l a p p l i c a t i o n o f c a r b a c h o l . A , c h a r t r e c o r d s s h o w r e s p o n s e s t o c a r b a c h o l pressure

e j e c t i o n ( 1 0 m s , *) r e c o r d e d a t v a r i o u s membrane p o t e n t i a l s . B , d i g i t i z e d r e c o r d s

i l l u s t r a t e t h e s y n a p t i c r e s p o n s e s t o s t i m u l a t i o n o f t h e EC t h a t were r e c o r d e d i n t h i s

1 3 6

A








e l e c t r o d e . T h e c h o l i n e r g i c d e p o l a r i z a t i o n w a s t y p i c a l l y s m a l l when t h e a g o n i s t w a sa p p l i e d a t r e s t i n g membrane p o t e n t i a l ( m e a n = 2 - 3 +0 4 m V , n = 9 f r o m a mean

r e s t i n g membrane p o t e n t i a l o f - 7 0 - 2 m V ) , b u t i n c r e a s e d i n s i z e when r e s p o n s e s w e r e

e l i c i t e d f r o m m o r e d e p o l a r i z e d membrane p o t e n t i a l s . F o r e x a m p l e , a p p l i c a t i o n o f

c a r b a c h o l t o n e u r o n s w h i c h w e r e d e p o l a r i z e d 1 0 mV f r o m r e s t y i e l d e d s l o wd e p o l a r i z a t i o n s w h o s e a m p l i t u d e a v e r a g e d 98 + P - 6 mV ( n = 1 6 ) . U n d e r t h e s e

c o n d i t i o n s , a g o n i s t a p p l i c a t i o n s w h i c h h a d p r o d u c e d s m a l l d e p o l a r i z a t i o n s a t t h e

c e l l ' s r e s t i n g l e v e l o f t e n r e s u l t e d i n t h e g e n e r a t i o n o f a c o n t i n u o u s , h i g h - f r e q u e n c y

s p i k e d i s c h a r g e t h a t l a s t e d u p t o 1 5 m i n . I n a f e w n e u r o n s , a t r a n s i e n t d e c r e a s e i ni n p u t r e s i s t a n c e w a s o b s e r v e d d u r i n g t h e i n i t i a l p h a s e o f t h e d e p o l a r i z i n g r e s p o n s e

( f o r e x a m p l e , s e e t h e r e s p o n s e e v o k e d f r o m -75 mV i n F i g . 6 A ) . T h i s w a s m o s tp r o b a b l y a t t r i b u t a b l e t o t h e i n c r e a s e i n membrane c o n d u c t a n c e a s s o c i a t e d w i t h t h e

p r e c e d i n g h y p e r p o l a r i z a t i o n , s i n c e i t w a s n o t o b s e r v e d when GABA a n t a g o n i s t s o rTTX w e r e i n c l u d e d i n t h e b a t h

t op r e v e n t t h e c a r b a c h o l - i n d u c e d

h y p e r p o l a r i z a t i o n( s e e b e l o w ) .

To d e t e r m i n e t h e r e v e r s a l p o t e n t i a l o f t h e c a r b a c h o l - i n d u c e d d e p o l a r i z a t i o n , we

m e a s u r e d t h e a m p l i t u d e s o f t h e r e s p o n s e s e v o k e d b y 1 0 ms a p p l i c a t i o n s o f d r u g w h i l e

s y s t e m a t i c a l l y a d j u s t i n g t h e membrane p o t e n t i a l o f t h e c e l l b y i n t r a c e l l u l a r i n j e c t i o no f c u r r e n t . R e s u l t s o b t a i n e d f r o m e x p e r i m e n t s o n t w e n t y - t h r e e n e u r o n s y i e l d e d t w o

a p p a r e n t l y d i f f e r e n t v o l t a g e s e n s i t i v i t i e s f o r t h i s s l o w c h o l i n e r g i c d e p o l a r i z i n gr e s p o n s e . I n t w e l v e c a s e s , c a r b a c h o l e l i c i t e d s l o w d e p o l a r i z a t i o n s o n l y when c e l l sw e r e d e p o l a r i z e d away f r o m t h e i r r e s t i n g l e v e l ( - 7 0 - 8 + 2 - 2 mV) t o a n a v e r a g e

m e m b r a n e p o t e n t i a l o f - 6 4 - 3 + 0 - 6 mV. I n c o n t r a s t , i n t h e r e m a i n i n g e l e v e n

n e u r o n s , c h o l i n e r g i c d e p o l a r i z a t i o n s d i d n o t s h o w t h i s f o r m o f v o l t a g e d e p e n d e n c y .I n s t e a d , t h e r e w a s a p r o g r e s s i v e r e d u c t i o n i n t h e a m p l i t u d e o f t h e r e s p o n s e s a s t h e yw e r e e l i c i t e d f r o m i n c r e a s i n g l y m o r e h y p e r p o l a r i z e d l e v e l s o f membrane p o t e n t i a l . I n

t h e s e n e u r o n s , t h e mean r e v e r s a l p o t e n t i a l f o r t h e d e p o l a r i z i n g r e s p o n s e w a s

- 8 5 - 4 + 1 - 2 mV, a v a l u e s i g n i f i c a n t l y h y p e r p o l a r i z e d r e l a t i v e t o r e s t i n g m e m b r a n ep o t e n t i a l ( - 6 9 - 3 + 1 - 8 mV, P < 0 - 0 5 ) a n d c l o s e t o t h e e s t i m a t e d v a l u e o f EK( r e v e r s a l p o t e n t i a l f o r K + ) d e t e r m i n e d f o r o u r r e c o r d i n g c o n d i t i o n s . T h e r e s p o n s e s o f

t h e n e u r o n d e p i c t e d i n F i g . 6A a r e t y p i c a l o f t h i s s e c o n d g r o u p o f c e l l s .P r e v i o u s i n v e s t i g a t i o n s i n d i c a t e t h a t t h e i o n i c m e c h a n i s m u n d e r l y i n g t h e

c h o l i n e r g i c s l o w d e p o l a r i z a t i o n s i n h i p p o c a m p a l a n d c o r t i c a l p y r a m i d a l c e l l s a s w e l la s a n u m b e r o f o t h e r n e u r o n s ( f o r r e v i e w s e e N o r t h , 1 9 8 9 ) i n v o l v e s a d e c r e a s e i n a

p o t a s s i u m l e a k c o n d u c t a n c e o r a b l o c k o f t h e v o l t a g e - d e p e n d e n t c u r r e n t I M . I n t h e

e x p e r i m e n t s h o w n i n F i g . 7 , we e x a m i n e d t h e e f f e c t o f a l t e r i n g t h e e x t e r n a l

p o t a s s i u m c o n c e n t r a t i o n o n t h e d e p o l a r i z i n g r e s p o n s e t o p r e s s u r e e j e c t i o n o f t h e

m u s c a r i n i c a g o n i s t o x o t r e m o r i n e - M t o d e t e r m i n e w h e t h e r t h e s l o w d e p o l a r i z a t i o n s i nBL A p y r a m i d a l c e l l s w e r e m e d i a t e d b y a s i m i l a r b l o c k o f p o t a s s i u m c o n d u c t a n c e . I n

t h i s c e l l , t h e a m p l i t u d e o f t h e d e p o l a r i z a t i o n t o l o c a l a p p l i c a t i o n o f o x o t r e m o r i n e - M

w a s m a r k e d l y r e d u c e d when t h e p o t a s s i u m c o n c e n t r a t i o n i n t h e b a t h i n g medium w a s

i n c r e a s e d f r o m t h e n o r m a l 3 - 5 t o 7 mm. S i m i l a r r e s u l t s w e r e o b t a i n e d i n f o u r o t h e r

p y r a m i d a l c e l l f r o m a p p r o x i m a t e l y t h e s a m e membrane p o t e n t i a l s . T h e e a r l y I P S P i si n d i c a t e d b y 0 . C , p l o t s o f t h e a m p l i t u d e s o f t h e e a r l y I P S P ( @ ) a n d c a r b a c h o l - i n d u c e d

h y p e r p o l a r i z a t i o n ( 0 ) a g a i n s t m e m b r a n e p o t e n t i a l . R e g r e s s i o n l i n e s t h r o u g h t h e d a t a

p o i n t s y i e l d e d a r e v e r s a l p o t e n t i a l o f -78 mV f o r t h e e a r l y I P S P a n d -80 mV f o r t h eh y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e t o c a r b a c h o l . R e s t i n g membrane p o t e n t i a l w a s -72 mV.

1 3 7







1 3 8 M . S . WASHBURN AND H . C MOISES

C o n t r o l

- 6 4 m V ....... 1 j_i

TTX D C

- 6 4 mV

T T X + h i g h K -

- 6 4 mV

TTX

1 0 mV

- 6 4 mV 2 0 L S

F i g . 7 . F o r l e g e n d s e e f a c i n g p a g e .








e x p e r i m e n t s . T h e p o s s i b i l i t y t h a t a r e d u c t i o n i n p o t a s s i u m c o n d u c t a n c e a c c o u n t e d

f o r t h e s l o w c h o l i n e r g i c d e p o l a r i z a t i o n s i n BLA p y r a m i d a l c e l l s g a i n e d f u r t h e r

s u p p o r t f r o m t h e f i n d i n g t h a t c a r b a c h o l - i n d u c e d d e p o l a r i z a t i o n s c o u l d n o t b e e l i c i t e di n c e l l s i n w h i c h r e c o r d i n g s w e r e o b t a i n e d w i t h c a e s i u m a c e t a t e - f i l l e d e l e c t r o d e s ( f i v e

o f s e v e n c a s e s ) .

P r e s y n a p t i c v e r s u s p o s t s y n a p t i c n a t u r e o f m u s c a r i n i c h y p e r p o l a r i z a t i o n s a n d

d e p o l a r i z a t i o n s

To d e t e r m i n e w h e t h e r t h e r e s p o n s e s p r o d u c e d b y l o c a l a p p l i c a t i o n o f c a r b a c h o l

w e r e m e d i a t e d b y d i r e c t a c t i o n s o n BLA n e u r o n s , r e s p o n s e s t o b r i e f p r e s s u r e

a p p l i c a t i o n s o f d r u g w e r e e x a m i n e d i n t w e n t y - f i v e n e u r o n s u n d e r c o n d i t i o n s w h e r e

s y n a p t i c t r a n s m i s s i o n was b l o c k e d . I n a l l c a s e s , s u p e r f u s i o n o f m e d i a c o n t a i n i n g

TTX ( 1 u M , n = 1 9 ) o r cadmium ( 1 0 0 # M , n = 6 ) t o t a l l y a b o l i s h e d s p o n t a n e o u s

p o s t s y n a p t i c p o t e n t i a l s a n d s y n a p t i c a l l y e v o k e d r e s p o n s e s t o EC s t i m u l a t i o n b u tf a i l e d t o b l o c k t h e d e p o l a r i z i n g r e s p o n s e t o c a r b a c h o l . I n c o m p a r i s o n , t h e i n i t i a l

h y p e r p o l a r i z i n g c o m p o n e n t o f t h e c a r b a c h o l - i n d u c e d r e s p o n s e was g r e a t l y r e d u c e d

( n = 6 ) o r a b o l i s h e d ( n = 1 5 ) w h en TTX o r cadmium was p r e s e n t i n t h e b a t h . The

r e s u l t s f r o m a t y p i c a l e x p e r i m e n t a r e s h o w n i n F i g . 8 A . N o t e i n t h i s c e l l t h a t t h e

b l o c k a d e o f t h e h y p e r p o l a r i z a t i o n t h a t o c c u r r e d d u r i n g b a t h s u p e r f u s i o n o f TTX

w a s a c c o m p a n i e d b y a m a r k e d s h o r t e n i n g o f t h e o n s e t l a t e n c y o f membrane

d e p o l a r i z a t i o n t o c a r b a c h o l . T h i s same p h e n o m e n o n was o b s e r v e d i n s e v e n

a d d i t i o n a l c e l l s .

R e c e n t e v i d e n c e f r o m o u r l a b o r a t o r y ( M o i s e s & W a s h b u r n , 1 9 8 9 ) , t o g e t h e r w i t h

r e s u l t s f r o m n e u r o c h e m i c a l a n d h i s t o c h e m i c a l s t u d i e s ( M c D o n a l d , 1 9 8 5 ; N i t e c k a &

B e n - A r i , 1 9 8 7 , N i t e c k a & F r o t s c h e r , 1 9 8 9 ) i n d i c a t e t h a t G A B A - c o n t a i n i n g c e l l s e x e r t

i n h i b i t o r y s y n a p t i c c o n t r o l o n p y r a m i d a l c e l l s i n t h e r a t BLA. We t h e r e f o r ew o n d e r e d w h e t h e r t h e i n i t i a l TTX- a n d c a d m i u m - s e n s i t i v e h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e

t o c a r b a c h o l m i g h t b e m e d i a t e d i n d i r e c t l y t h r o u g h t h e a c t i v a t i o n o f i n h i b i t o r yi n t e r n e u r o n s w h i c h i n t u r n p r o d u c e d I P S P s i n t h e r e c o r d e d c e l l . To t e s t t h i sh y p o t h e s i s , n e u r o n a l r e s p o n s e s t o p r e s s u r e a p p l i c a t i o n o f c a r b a c h o l w e r e e x a m i n e d

b e f o r e a n d d u r i n g s u p e r f u s i o n o f d r u g s known t o b l o c k G A B A e r g i c n e u r o -

t r a n s m i s s i o n . A s s h o w n i n F i g . 8 , i n n o r m a l b a t h i n g m e d i u m , c a r b a c h o l a p p l i c a t i o n

p r o d u c e d a n i n i t i a l h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e f o l l o w e d b y a d e p o l a r i z a t i o n ( F i g . 8 B a ,l e f t p a n e l ) , w h e r e a s e l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n o f a m y g d a l o i d a f f e r e n t s w i t h i n t h e EC

e l i c i t e d a s m a l l EPSP f o l l o w e d b y a n e a r l y a n d l a t e IPSP i n t h e c e l l ( F i g . 8 B a , r i g h tp a n e l ) . When b i c u c u l l i n e m e t h i o d i d e ( 4 0 , u M ) was a d d e d t o t h e b a t h i n g s o l u t i o n ,

F i g . 7 . P o t a s s i u m d e p e n d e n c e o f t h e m u s c a r i n i c d e p o l a r i z a t i o n . C h a r t r e c o r d s i l l u s t r a t et h e membrane r e s p o n s e s o f a p y r a m i d a l c e l l t o p r e s s u r e a p p l i c a t i o n o f o x o t r e m o r i n e - M

( 1 m M , 3 0 m s , *) o b t a i n e d i n n o r m a l ACSF a n d i n ACSF c o n t a i n i n g TTX w i t h n o r m a l

[ K + ] ( 3 5 m M ) o r h i g h [ K + ] ( 7 0 m M ) . A d m i n i s t r a t i o n o f TTX r e d u c e d t h e i n i t i a lh y p e r p o l a r i z a t i o n p r o d u c e d b y p r e s s u r e a p p l i c a t i o n o f o x o t r e m o r i n e - M b u t d i d n o t a f f e c t

t h e s l o w d e p o l a r i z a t i o n t h a t was r e c o r d e d i n ACSF c o n t a i n i n g n o r m a l [ K + ] , . N o t e t h a t t h ea m p l i t u d e o f t h e T T X - r e s i s t a n t d e p o l a r i z a t i o n was r e v e r s i b l y r e d u c e d when t h e e x t e r n a l

[ K + ] was d o u b l e d . T h e l a r g e d e f l e c t i o n s s e e n d u r i n g t h e d e p o l a r i z a t i o n i n t h e TTX r e c o r d

r e p r e s e n t C a 2 " a c t i o n p o t e n t i a l s . Membrane p o t e n t i a l w a s h e l d t o -64 mV w i t h

i n t r a c e l l u l a r c u r r e n t i n j e c t i o n p r i o r t o d r u g a p p l i c a t i o n . R e s t i n g membrane p o t e n t i a l was

-72 mV.

1 3 9








>

Eo I

L i i r -

E

c o

CD

( )

II

oI t - _

3 304 - L 0a )a )

C D_:

L O

1 4 0

C A

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E i

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r _0

Q

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C

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° i

C -

0C )

> c n

S o0

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- 50U

0

- t. 0

S0C D

> U Z

E c I

C ] )

- aC :0

C

x

H 3H -

L. -

L - 1 -

X.-.

L-

mm

I

1-I

r -

I

Q )







MUSCARINIC RESPONSES OF AMYGDALOID NEUIRONS

s t i m u l a t i o n o f t h e EC now e l i c i t e d a n e p i l e p t i f o r m b u r s t d i s c h a r g e f o l l o w e d b y a

p r o l o n g e d h y p e r p o l a r i z a t i o n ( F i g . 8 B b , r i g h t p a n e l ) . U n d e r t h e s e c o n d i t i o n s , t h e

i n i t i a l h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e t o c a r b a c h o l w a s a b o l i s h e d a n d t h e o n s e t l a t e n c y o f

t h e c a r b a c h o l - i n d u c e d d e p o l a r i z a t i o n m a r k e d l y d e c r e a s e d ( F i g . 8 B b , l e f t p a n e l ) .

S i m i l a r r e s u l t s w e r e o b t a i n e d d u r i n g b a t h a p p l i c a t i o n o f b i c u c u l l i n e ( 1 0 - 1 0 0 J t M ) i ne i g h t a d d i t i o n a l s l i c e s a n d a n i d e n t i c a l o u t c o m e w a s o b s e r v e d i n s i x e x p e r i m e n t s i nw h i c h t h e C l - c h a n n e l b l o c k e r p i c r o t o x i n ( 4 0 t M ) w a s u s e d t o b l o c k GABA-mediated

s y n a p t i c a c t i o n i n BL A ( d a t a n o t s h o w n ) .

T h e p r e c e d i n g r e s u l t s s t r o n g l y s u g g e s t e d t h a t t h e h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e o f BLA

n e u r o n s t o c a r b a c h o l o c c u r r e d i n d i r e c t l y v i a p r e s y n a p t i c r e l e a s e o f GABA a n d t h e

s u b s e q u e n t a c t i v a t i o n o f GABAA r e c e p t o r s , l e a d i n g t o a n i n c r e a s e i n c h l o r i d e

c o n d u c t a n c e . I f s o , t h e n t h e s e c a r b a c h o l - i n d u c e d h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e s s h o u l d

b e s e n s i t i v e t o m a n i p u l a t i o n s w h i c h a l t e r t h e c h l o r i d e g r a d i e n t a c r o s s t h e m e m b r a n e .To s h i f t t h e c h l o r i d e g r a d i e n t a c r o s s t h e m e m b r a n e , r e c o r d i n g s w e r e o b t a i n e d w i t h

K C l - f i l l e d m i c r o e l e c t r o d e s . When r e c o r d i n g a t r e s t i n g membrane p o t e n t i a l u n d e r

t h e s e c o n d i t i o n s , s p o n t a n e o u s I P S P s w e r e s e e n a s d e p o l a r i z i n g r a t h e r t h a n

h y p e r p o l a r i z i n g e v e n t s ( F i g . 8 C , l e f t ) a n d b r i e f a p p l i c a t i o n s o f c a r b a c h o l t y p i c a l l y

e l i c i t e d o n l y membrane d e p o l a r i z a t i o n s ( F i g . 8 C , r i g h t ) r a t h e r t h a n t h e b i p h a s i c

r e s p o n s e s r e c o r d e d w i t h p o t a s s i u m a c e t a t e - f i l l e d m i c r o e l e c t r o d e s . M o r e o v e r , t h e

r e v e r s a l p o t e n t i a l f o r t h e h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e s t o c a r b a c h o l t h a t w e r e r e c o r d e d

i n n e u r o n s w i t h K C l - f i l l e d e l e c t r o d e s w a s s i g n i f i c a n t l y m o r e d e p o l a r i z e d

(- 6 7 3 + 1 P 3 mV, n = 8 ) t h a n f o r t h e r e s p o n s e o b t a i n e d w i t h p o t a s s i u m a c e t a t e - f i l l e de l e c t r o d e s ( - 7 6 1 + 1 D 0 , n = 2 5 , P < 0 0 5 ) . No d i f f e r e n c e s w e r e n o t e d b e t w e e n t h e

c a r b a c h o l - i n d u c e d d e p o l a r i z a t i o n s r e c o r d e d w i t h K C l - v e r s u s p o t a s s i u m a c e t a t e -f i l l e d m i c r o e l e c t r o d e s , s u g g e s t i n g t h a t t h e i n c r e a s e i n i n p u t r e s i s t a n c e a s s o c i a t e d w i t h

m u s c a r i n i c d e p o l a r i z a t i o n s w a s n o t d u e t o a d e c r e a s e i n c h l o r i d e c o n d u c t a n c e .

I n t h e c o u r s e o f t h i s s t u d y , r e c o r d i n g s w e r e o b t a i n e d f r o m t e n BL A n e u r o n s w h o s e

e l e c t r o p h y s i o l o g i c a l p r o p e r t i e s w e r e c l e a r l y d i s t i n c t f r o m t h o s e o f p y r a m i d a l c e l l s .T h e s e n e u r o n s h a d s h o r t - d u r a t i o n a c t i o n p o t e n t i a l s ( 0 7 + 0 4 1 m s , n = 9 ) , a h i g h r a t e

o f s p o n t a n e o u s o r c u r r e n t - e v o k e d d i s c h a r g e a n d s h o w e d n o a c c o m m o d a t i o n i nr e s p o n s e t o i n t r a c e l l u l a r c u r r e n t i n j e c t i o n ( F i g . 9 A ) . T h e s e p r o p e r t i e s a r e v i r t u a l l y

F i g . 8 . M e c h a n i s m s u n d e r l y i n g membrane r e s p o n s e s t o p r e s s u r e a pp l i c a t i o n o f c a r b a c h o l .A , t h e h y p e r p o l a r i z a t i o n e l i c i t e d b y c a r b a c h o l p r e s s u r e e j e c t i o n ( a ) w a s a b o l i s h e d d u r i n gb a t h p e r f u s i o n o f ACSF c o n t a i n i n g TTX, w h e r e a s t h e d e p o l a r i z a t i o n w a s u n a f f e c t e d . N o t et h a t t h e c a r b a c h o l - i n d u c e d d e p o l a r i z a t i o n w a s a c c o m p a n i e d b y a m a r k e d i n c r e a s e i ni n p u t r e s i s t a n c e , w h i c h w a s c l e a r l y r e v e a l e d when t h e membrane p o t e n t i a l w a s r e s e t t o

t h e p r e - d r u g l e v e l ( - 6 0 mV) b y p a s s a g e o f d i r e c t c u r r e n t ( D C ) . B a , r e c o r d i n g s o b t a i n e d

i n n o r m a l medium i l l u s t r a t e t h e t y p i c a l b i p h a s i c membrane r e s p o n s e p r o d u c e d b yp r e s s u r e a p p l i c a t i o n o f c a r b a c h o l i n a n o t h e r p y r a m i d a l c e l l . D i g i t i z e d r e c o r d s a t r i g h ts h o w t h e s y n a p t i c a l l y e v o k e d r e s p o n s e s o f t h i s c e l l t o EC s t i m u l a t i o n t h a t w e r e r e c o r d e d

a t a membrane p o t e n t i a l o f -60 mV. B b , t h e h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e t o c a r b a c h o l w a sb l o c k e d b y b i c u c u l l i n e m e t h i o d i d e w h i l e t h e a m p l i t u d e o f t h e d e p o l a r i z a t i o n w a s

u n a f f e c t e d . R i g h t , s y n a p t i c r e s p o n s e r e c o r d e d i n b i c u c u l l i n e s h o w i n g b l o c k a d e o f t h e e a r l y

I P S P . C a , e x p a n d e d c h a r t r e c o r d o f a r e c o r d i n g o b t a i n e d f r o m a d i f f e r e n t n e u r o n madew i t h a n e l e c t r o d e f i l l e d w i t h 2 M - K C I . N o t e t h e s p o n t a n e o u s d e p o l a r i z i n g I P S P s w h i c h a r e

s e e n a s t h e u p w a r d d e f l e c t i o n s a b o v e t h e b a s e l i n e m e m b r a n e p o t e n t i a l . C b , i n t h e s a m ec e l l , l o c a l a p p l i c a t i o n o f c a r b a c h o l ( @ ) p r o d u c e d a s h o r t - l a t e n c y d e p o l a r i z a t i o n w i t h o u ta p r e c e d i n g h y p e r p o l a r i z a t i o n . R e s t i n g membrane p o t e n t i a l s w e r e - 6 8 , -71 a n d

-65 mV f o r t h e c e l l s i n A , B a n d C , r e s p e c t i v e l y .

1 4 1








i d e n t i c a l t o t h o s e o f i n t r i n s i c GABAergic i n t e r n e u r o n s i n r a t h i p p o c a m p u s ( L a c a i l l e& S c h w a r t z k r o i n , 1 9 8 8 ; S c h a r f m a n & S c h w a r t z k r o i n , 1 9 8 8 ) a n d c o r t e x ( S a t o u , M o r i ,

Tazawa & T a k a g i , 1 9 8 3 ; M c C o r m i c k & P r i n c e , 1 9 8 6 ) . I n t r a c e l l u l a r l a b e l l i n g o f s u c h

BL A n e u r o n s w i t h L u c i f e r Y e l l o w s h o w e d them t o h a v e m o r p h o l o g i c a l f e a t u r e s

A B

- 6 0 mV

- 6 5 mV

0 . 6 nA 2 0 mVL3Oms 05 n A 1 0 m V

l O s 20s

F i g . 9 . S h o r t - l a t e n c y m u s c a r i n i c d e p o l a r i z a t i o n o f a p r e s u m p t i v e BL A i n t e r n e u r o n . A ,

membrane r e s p o n s e e l i c i t e d i n t h i s c e l l d u r i n g i n t r a c e l l u l a r i n j e c t i o n o f a 2 5 0 m sd e p o l a r i z i n g p u l s e . N o t e a b s e n c e o f a c c o m m o d a t i o n i n s p i k e d i s c h a r g e . B , r e s p o n s e o f t h e

s a m e c e l l t o a b r i e f ( 3 0 m s ) p r e s s u r e a p p l i c a t i o n o f m u s c a r i n e ( 1 mm, 0 ) . A p p r o x i m a t e l y

1 5 s a f t e r t h e o n s e t o f t h e m u s c a r i n e - i n d u c e d d e p o l a r i z a t i o n , t h e membrane p o t e n t i a l o f

t h e c e l l w a s m a n u a l l y v o l t a g e c l a m p e d b a c k t o t h e p r e - d r u g l e v e l . I n s p e c t i o n o f t h e

r e c o r d s a t t h i s t i m e r e v e a l s t h a t t h e d e p o l a r i z a t i o n w a s a s s o c i a t e d w i t h a n i n c r e a s e i ni n p u t r e s i s t a n c e a s i n d i c a t e d b y a n i n c r e a s e i n t h e s i z e o f t h e e l e c t r o t o n i c p o t e n t i a l s

p r o d u c e d b y p a s s a g e o f c o n s t a n t c u r r e n t h y p e r p o l a r i z i n g p u l s e s t h r o u g h t h e r e c o r d i n g

e l e c t r o d e . T h e l o w e r t r a c e s i n A a n d B c o r r e s p o n d t o t h e c u r r e n t r e c o r d s . R e s t i n g

membrane p o t e n t i a l w a s -67 m V .

w h i c h w e r e d i s t i n c t f r o m p y r a m i d a l c e l l s ( s e e Washburn & M o i s e s , 1 9 9 0 ) a n d n e a r l y

i d e n t i c a l t o G A B A - c o n t a i n i n g n e u r o n s t h a t h a v e b e e n d e s c r i b e d i n immuno-

h i s t o c h e m i c a l s t u d i e s i n r a t BL A ( M c D o n a l d , 1 9 8 5 ; McDonald & P e a r s o n , 1 9 8 9 ) .P r e s s u r e a p p l i c a t i o n o f c a r b a c h o l o r m u s c a r i n i c a g o n i s t s t o f i v e p r e s u m p t i v e

i n t e r n e u r o n s r e s u l t e d i n a n i m m e d i a t e membrane d e p o l a r i z a t i o n w h o s e o n s e t

c o i n c i d e d w i t h t h e i n i t i a l i n h i b i t o r y r e s p o n s e r e c o r d e d i n p y r a m i d a l c e l l s ( F i g . 9 B ) .

T h e d e p o l a r i z a t i o n was a s s o c i a t e d w i t h a n i n c r e a s e i n i n p u t r e s i s t a n c e a n d was

b l o c k e d b y a t r o p i n e ( n = 3 ) .

T h e p r e c e d i n g d a t a s u g g e s t t h a t i n t h e l a r g e m a j o r i t y o f c a s e s a n i n d i r e c tm e c h a n i s m a c c o u n t e d f o r t h e i n i t i a l h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e s t h a t w e r e r e c o r d e d i n

r e s p o n s e t o f o c a l a p p l i c a t i o n o f c a r b a c h o l o r m u s c a r i n i c a g o n i s t s . N e v e r t h e l e s s , i t

a p p e a r e d t h a t some o f t h e h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e s t o a g o n i s t a p p l i c a t i o n r e s u l t e d

f r o m a c t i o n s o n t h e n e u r o n u n d e r s t u d y s i n c e , i n a f e w i n s t a n c e s , t h e y w e r e n o t

t o t a l l y a b o l i s h e d b y TTX ( t h r e e o f n i n e t e e n n e u r o n s t e s t e d , e . g . F i g . 7 ) o r GABA

a n t a g o n i s t s ( f i v e o f f i f t e e n n e u r o n s ) . I n t e r e s t i n g l y , i n t h e s e c a s e s t h e r e was somei n d i c a t i o n t h a t t h e h y p e r p o l a r i z a t i o n m ay h a v e b e e n m e d i a t e d b y a n i n c r e a s e i n

p o t a s s i u m c o n d u c t a n c e , a s e v i d e n c e d b y t h e r e l a t i v e l y n e g a t i v e r e v e r s a l p o t e n t i a l o f

t h e s e r e s p o n s e s ( - 8 0 ) 6 + 1 - 8 mV, n = 8 ) a n d t h e i r s e n s i t i v i t y t o c h a n g e s i n e x t e r n a l

1 4 2







MUSCARINIC RESPONSES OF AMYGDALOID NEURONS 1 4 3

A B C

- 6 3 mV J 3HmV 0 V 5 H z *

-64mV 40V 10Hz

- 6 5 mV J 50V 2 0 H z

- 7 0 mV _ 4 60V 3 0 H z k

- 7 5 mV 70 V 4 0 H z

F i g . 1 0 . D e p e n d e n c y o f t h e a m p l i t u d e o f t h e c h o l i n e r g i c s l o w EPSP o n membrane

p o t e n t i a l a n d p a r a m e t e r s o f c h o l i n e r g i c p a t h w a y s t i m u l a t i o n . A , i d e n t i c a l t r a i n s o f

e l e c t r i c a l s t i m u l i ( 5 0 0 m s , 3 0 H z , 6 0 V ) w e r e d e l i v e r e d t o t h e EC w h i l e t h e membrane

p o t e n t i a l w a s m a n u a l l y a d j u s t e d i n t h e h y p e r p o l a r i z i n g o r d e p o l a r i z i n g d i r e c t i o n b y

i n j e c t i o n o f D C c u r r e n t t h r o u g h t h e r e c o r d i n g e l e c t r o d e . B , t h e d e p e n d e n c e o f t h e s l o w

EPSP a m p l i t u d e o n s t i m u l u s i n t e n s i t y was d e m o n s t r a t e d b y s t i m u l a t i n g t h e EC w i t h

e q u a l n u m b e r s o f s t i m u l i d e l i v e r e d a t v a r y i n g i n t e n s i t i e s . A 5 0 0 m s , 3 0 Hz t r a i n w a s

u t i l i z e d i n t h i s e x p e r i m e n t . C , t h e d e p e n d e n c e o f t h e s l o w EPSP a m p l i t u d e o n s t i m u l u s

f r e q u e n c y was d e m o n s t r a t e d b y s t i m u l a t i n g t h e EC w i t h s t i m u l u s t r a i n s ( 5 0 0 m s ) o f

i n c r e a s i n g f r e q u e n c y ( t o p t o b o t t o m ) . T h e r e c o r d s i n t h i s f i g u r e w e r e made f r o m t h e s a m e

n e u r o n d u r i n g p e r f u s i o n o f medium c o n t a i n i n g 1 4 a M - e s e r i n e . R e s t i n g membrane p o t e n t i a lw a s -72 mV.

p o t a s s i u m ( F i g . 7 ) . S i n c e T T X - r e s i s t a n t m u s c a r i n i c h y p e r p o l a r i z a t i o n s w e r e r e l a t i v e l yr a r e , w e w e r e u n a b l e t o p e r f o r m a more r i g o r o u s e x a m i n a t i o n o f t h e i o n i c m e c h a n i s m

u n d e r l y i n g t h e r e s p o n s e .

E l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n o fc h o l i n e r g i c

f i b r e s

An i m p o r t a n t g o a l o f t h i s s t u d y was t o c o m p a r e t h e r e s p o n s e s o f BL A n e u r o n s t o

c h o l i n o m i m e t i c s w i t h e f f e c t s p r o d u c e d b y s y n a p t i c r e l e a s e o f A C h . By c o m b i n i n g

r e t r o g r a d e t r a n s p o r t o f f l u o r e s c e n t l y l a b e l l e d m a r k e r s w i t h ChAT immuno-







M . S . WASHBURN AND H . C MOISES

h i s t o c h e m i s t r y , C a r l s e n a n d c o l l e a g u e s ( 1 9 8 5 ) s h o w e d t h a t t h e s o u r c e o f c h o l i n e r g i c

a f f e r e n t s t o t h e BL A i n r a t o r i g i n a t e s f r o m a c o n t i n u u m o f c h o l i n e r g i c n e u r o n s

e x t e n d i n g f r o m t h e v e n t r a l p a l l i d u m t h r o u g h t h e S I t o v e n t r a l r e g i o n s o f t h e g l o b u s

p a l l i d u s . Among t h e s e r e g i o n s , i t i s t h e c h o l i n e r g i c n e u r o n s w i t h i n t h e s u b l e n t i c u l a r

S I t h a t s e r v e a s t h e p r i m a r y s o u r c e o f c h o l i n e r g i c i n p u t t o t h e BL A ( N a g a i e t a l . 1 9 8 2 ;C a r l s e n e t a l . 1 9 8 5 ) . The e f f e c t s o f e l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n o f t h e s e a m y g d a l o p e t a l

c h o l i n e r g i c a f f e r e n t s w e r e e x a m i n e d i n r e c o r d i n g s f r o m f o r t y - e i g h t BLA p y r a m i d a l

n e u r o n s i n h o r i z o n t a l s l i c e s o f r a t f o r e b r a i n w h i c h c o n t a i n e d p o r t i o n s o f t h e BL A a n d

t h e S I . I n r e c o r d i n g s o b t a i n e d i n n o r m a l b a t h i n g m e d i a , r e p e t i t i v e s t i m u l a t i o n o f t h e

S I t y p i c a l l y a t 3 0 Hz f o r 5 0 0 m s ( w i t h 0 1 m s s t i m u l i ) e l i c i t e d a s e r i e s o f s h o r t - l a t e n c yf a s t EPSPs o r a c t i o n p o t e n t i a l s f o l l o w e d b y a h y p e r p o l a r i z a t i o n ( F i g s 1 0 a n d 1 1 ) .R e p e t i t i v e s t i m u l a t i o n o f t h e E C , t h r o u g h w h i c h c h o l i n e r g i c a f f e r e n t s t o t h e BL Ah a v e b e e n s h o w n t o c o u r s e ( I c h i k a w a & H i r a t a , 1 9 8 6 ) , o f t e n e l i c i t e d s i m i l a r

r e s p o n s e s . T h e h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e s t o t e t a n i c s t i m u l a t i o n o f S I o r EC w e r e

a s s o c i a t e d w i t h a d e c r e a s e i n i n p u t r e s i s t a n c e a n d h a d a r e v e r s a l p o t e n t i a l o f

- 7 3 f 1 +09 mV ( n = 1 3 ) , w h i c h i s n o t s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t ( P > 0 0 5 ) f r o m t h a t o f

t h e o r t h o d r o m i c a l l y e v o k e d e a r l y IPSP (-749 + 1 - 5 , n = 1 5 ) o r t h e h y p e r -

p o l a r i z a t i o n p r o d u c e d b y c a r b a c h o l p r e s s u r e e j e c t i o n ( - 7 6 - 1 + 1 0 mV, n = 2 5 ) .

S u p e r f u s i o n o f b i c u c u l l i n e m e t h i o d i d e ( 2 0 / i M ) g r e a t l y r e d u c e d t h e membrane

h y p e r p o l a r i z a t i o n p r o d u c e d b y r e p e t i t i v e s t i m u l a t i o n o f t h e S I ( n = 3 , d a t a n o t

s h o w n ) . T a k e n t o g e t h e r , t h e s e d a t a s u g g e s t t h a t t h e h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e s r e f l e c tt h e s u m m e d e f f e c t o f r e p e t i t i v e a c t i v a t i o n o f a GABAA r e c e p t o r - m e d i a t e d i n c r e a s e i nc h l o r i d e c o n d u c t a n c e .

I n r e c o r d i n g s o b t a i n e d i n n o r m a l b a t h i n g m e d i u m , a s l o w EPSP was s e e n t o f o l l o wt h e h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e t o S I o r EC s t i m u l a t i o n i n s i x o f t h e f o r t y - e i g h t c e l l ss t u d i e d when e x a m i n e d a t r e s t i n g membrane p o t e n t i a l . A d d i t i o n o f t h e a c e t y l -c h o l i n e s t e r a s e i n h i b i t o r e s e r i n e ( 1 - 5 , i M ) t o t h e b a t h i n c r e a s e d t h e l i k e l i h o o d o f

e v o k i n g t h e s l o w E P S P . T h u s , i n t h e p r e s e n c e o f e s e r i n e a s l o w EPSP was o b s e r v e d

f o l l o w i n g t h e EC- o r S I - i n d u c e d h y p e r p o l a r i z a t i o n i n t h i r t y - t h r e e c e l l s i n w h i c h

t e t a n i c s t i m u l a t i o n h a d f a i l e d t o e v o k e s l o w d e p o l a r i z i n g r e s p o n s e s i n n o r m a l

m e d i u m . E s e r i n e a l s o i n c r e a s e d t h e a m p l i t u d e o f t h e d e p o l a r i z i n g r e s p o n s e i n t h o s e

c a s e s i n w h i c h i t was p o s s i b l e t o e l i c i t a s l o w EPSP i n t h e a b s e n c e o f c h o l i n e s t e r a s eb l o c k a d e . I n t h e e x p e r i m e n t s h o w n i n F i g . 1 1 , f o r e x a m p l e , a d d i t i o n o f e s e r i n e ( 2

I t M )t o t h e b a t h g r e a t l y i n c r e a s e d t h e d u r a t i o n o f t h e s l o w EPSP e l i c i t e d b y a 3 0 Hz

s t i m u l a t i o n o f t h e S I . I n t h i s a n d o t h e r n e u r o n s , e s e r i n e i t s e l f ( 2 - 5 J t M ) h a d n o e f f e c ton r e s t i n g membrane p o t e n t i a l o r i n p u t r e s i s t a n c e . T h e f i n d i n g t h a t t h e g e n e r a t i o n

o f t h e s l o w EPSP w as b l o c k e d b y a t r o p i n e ( F i g . l I B , r i g h t ) ( 0 - 1 - 1 p M , n = 1 5 ) b u t

n o t b e h e x a m e t h o n i u m ( 1 0 - 3 0 / k M , n = 3 ) i n d i c a t e s t h a t t h i s r e s p o n s e a r o s e f r o m t h e

a c t i v a t i o n o f m u s c a r i n i c r e c e p t o r s .To e x a m i n e t h e p r o p e r t i e s o f t h e s l o w E P S P , e x p e r i m e n t s w e r e r o u t i n e l y c a r r i e d

o u t i n t h e p r e s e n c e o f e s e r i n e . F i g u r e IOA s h o w s t h e r e s u l t s o f a n e x p e r i m e n t i n w h i c h

w e e x a m i n e d t h e i n f l u e n c e o f membrane p o t e n t i a l o n t h e a m p l i t u d e o f t h e s l o w

EPSP. I n t h i s p y r a m i d a l c e l l , a n d i n n e a r l y a l l o t h e r c e l l s e x a m i n e d , t h e s l o w EPSPwas s m a l l i n a m p l i t u d e when e v o k e d a t r e s t i n g membrane p o t e n t i a l ( 4 9±0 7 mVf r o m a n a v e r a g e r e s t i n g membrane p o t e n t i a l o f - 6 8 - 8 + 3 - 1 mV, n = 2 8 ) . T h e s l o w

E P S P , l i k e t h e d e p o l a r i z i n g r e s p o n s e t o e x o g e n o u s a p p l i c a t i o n o f c h o l i n o m i m e t i c s ,

1 4 4








I n n o r m a l ACSF AHP r e s p o n s e s

a

- 6 3 m V

J J J . . j J J A A r 1 0 m VIs

2 D C

b Accommodation r e s p o n s e s

B e f o r e s t i m u l a t i o n

n A 2 m V

- 6 5 m V 1

A f t e r s t i m u l a t i o n

J u j i u i l iR e c o v e r y

rrrIrrm---l

I n 2 p M - e s e r i n e I n 2 p M - e s e r i n e

+500 nM-atropine

*

- 6 1 mV

1 0 mV

Lls

F i g . 1 1 . E f f e c t o f a c t i v a t i o n o f c h o l i n e r g i c a m y g d a l o p e t a l a f f e r e n t s on membrane

p o t e n t i a l , t h e AHP a n d s p i k e f r e q u e n c y a c c o m m o d a t i o n i n a BL A p y r a m i d a l c e l l . A a,

c h a r t r e c o r d ( l e f t ) a n d c o m p u t e r - g e n e r a t e d t r a c e s ( r i g h t ) s h o w AHPs w h i c h f o l l o w e d a

s e r i e s o f c u r r e n t - e v o k e d a c t i o n s p o t e n t i a l s b e f o r e ( r e s p o n s e m a r k e d b y a ' 1 ' ) a n d a f t e r

( r e s p o n s e m a r k e d b y ' 2 ' ) r e p e t i t i v e s t i m u l a t i o n o f t h e S I . P e r i o d s o f S I s t i m u l a t i o n ar e

i n d i c a t e d b y an a s t e r i s k a b o v e c h a r t r e c o r d s . I m m e d i a t e l y a f t e r d e l i v e r y o f t h e f i r s tc h o l i n e r g i c s t i m u l a t i o n s h o w n i n t h e c h a r t r e c o r d , t h e membrane p o t e n t i a l was m a n u a l l y

v o l t a g e c l a m p e d t o t h e p r e - s t i m u l u s l e v e l t o c o n t r o l f o r v o l t a g e - d e p e n d e n t c h a n g e s i n t h e

e v o k e d p o t e n t i a l s ( a r e a marked D C i n t h e t r a c e ) . A s e c o n d s t i m u l a t i o n s h o w n i n t h e c h a r t

r e c o r d r e v e a l s t h e s l o w EPSP w i t h o u t m a n u a l v o l t a g e c l a m p . A b , i n t h e same c e l l ,

f r e q u e n c y a c c o m m o d a t i o n was b l o c k e d f o r up t o 3 0 s f o l l o w i n g r e p e t i t i v e s t i m u l a t i o n o f

t h e S I . B , i n t h e same c e l l , t h e i n i t i a l h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e a n d s u b s e q u e n t s l o w EPSPe v o k e d by r e p e t i t i v e s t i m u l a t i o n o f c h o l i n e r g i c a f f e r e n t s were e n h a n c e d i n 2 1 a M - e s e r i n e( c o m p a r e c h a r t r e c o r d i n B t o t h a t i n A a ) . The s l o w EPSP p e r s i s t e d f r o m a p p r o x i m a t e l y

3 m i n b e y o n d t h e p o i n t w h e r e t h e c h a r t r e c o r d was t r u n c a t e d . T h e f a c i l i t a t i n g e f f e c t s o f

e s e r i n e on s l o w EPSP a n d t h e i n i t i a l h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e were b o t h b l o c k e d b y

a t r o p i n e ( 5 0 0 n M ) ( r i g h t ) . R e s t i n g membrane p o t e n t i a l was -72 mV.

A

1 4 5

4 mV

L g o 6 ms

B

1







M . S . WASHBLURN AND H . C MOISES

s h o w e d a g r a d u a l r e d u c t i o n i n s i z e a s t h e c e l l w a s h y p e r p o l a r i z e d b y i n t r a c e l l u l a ri n j e c t i o n o f c o n s t a n t c u r r e n t . C o n v e r s e l y , when r e s p o n s e s w e r e e l i c i t e d a s t h e c e l l w a s

d e p o l a r i z e d t o n e a r f i r i n g t h r e s h o l d , t h e s i z e o f t h e s l o w EPSP i n c r e a s e d a n d

r e s p o n s e s w e r e o f t e n a s s o c i a t e d w i t h a p r o l o n g e d p e r i o d ( 1 - 4 m i n ) o f i n t e n s e f i r i n g .

I n m o s t c a s e s . t h e s l o w EPSP c o u l d n o t b e e l i c i t e d b e l o w a membrane p o t e n t i a l o f-75 mV ( E r e v =-72 8 + 3 4 1 mV, n = 1 5 ) . M e a s u r e m e n t s made i n t e n c e l l s r e v e a l e d

t h a t t h e s l o w EPSP w a s a s s o c i a t e d w i t h a n i n c r e a s e i n membrane i n p u t r e s i s t a n c e o f

1 4 7 + 23 %, when e l i c i t e d a t -65 m V . T h i s c a n c l e a r l y b e s e e n i n F i g . 1 B ( l e f t ) b y

c o m p a r i n g t h e a m p l i t u d e o f membrane p o t e n t i a l d e f l e c t i o n s c a u s e d b y c o n s t a n t

c u r r e n t h y p e r p o l a r i z i n g p u l s e s d e l i v e r e d d u r i n g t h e s l o w EPSP a t a t i m e when t h e

membrane p o t e n t i a l w a s r e t u r n e d t o t h e b a s e l i n e l e v e l b y p a s s a g e o f a s t e a d y

h y p e r p o l a r i z i n g c u r r e n t ( D C ) .

The s i z e o f t h e s l o w EPSP w a s shown t o b e g r a d e d d i r e c t l y i n r e l a t i o n t o b o t h t h e

i n t e n s i t y a n d t h e number o f s t i m u l i u s e d t o a c t i v a t e c h o l i n e r g i c a f f e r e n t s w i t h i n t h e

s l i c e . I n t h e r e c o r d s s h o w n i n F i g . l O B a n d C , s l o w EPSPs w e r e r e c o r d e d w i t h t h e c e l lh e l d a t a c o n s t a n t d e p o l a r i z e d l e v e l w h i l e s y s t e m a t i c a l l y v a r y i n g t h e s t i m u l u s

i n t e n s i t y o r f r e q u e n c y o f e l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n d e l i v e r e d t o t h e S I . W h i l e s i n g l es t i m u l i c o u l d s o m e t i m e s e l i c i t a s l o w EPSP i n t h e p r e s e n c e o f e s e r i n e , t h e r e s p o n s e s

s h o w e d marked summation a s t h e f r e q u e n c y o f s t i m u l a t i o n w a s i n c r e a s e d a n d

a p p r o a c h e d a m a x i m u m a t a p p r o x i m a t e l y 4 0 - 5 0 H z . S i m i l a r r e s u l t s w e r e o b t a i n e d

i n e x p e r i m e n t s o n e i g h t o t h e r BL A n e u r o n s .

The g e n e r a t i o n o f m u s e a r i n i c s l o w EPSPs i n t h e r a t h i p p o c a m p a l s l i c e p r e p a r a t i o n

h a s p r e v i o u s l y b e e n s h o w n t o b e d e p e n d e n t o n p r o p a g a t e d a c t i o n p o t e n t i a l s ( C o l e &

N i c o l l , 1 9 8 4 ) . A l t h o u g h t h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e s t i m u l a t i n g a n d r e c o r d i n ge l e c t r o d e s i n t h i s s t u d y w a s u s u a l l y a t l e a s t 3 m m , t h e p o s s i b i l i t y e x i s t s t h a t t h e s l o w

EPSP w a s g e n e r a t e d b y AC h r e l e a s e a r i s i n g f r o m d i r e c t c u r r e n t s p r e a d t h r o u g h t h e

s l i c e . H o w e v e r , o u r i n a b i l i t y t o e l i c i t s l o w EPSPs i n t h e p r e s e n c e o f TTX ( 1 / t M ,n = 4 ) o r cadmium ( 1 0 0 , M , n = 4 ) a r g u e s a g a i n s t t h i s e x p l a n a t i o n a n d i n d i c a t e st h a t t h e s e m u s c a r i n i c r e s p o n s e s w e r e d e p e n d e n t o n t h e p r o p a g a t i o n o f a c t i o n

p o t e n t i a l s a n d w e r e m e d i a t e d b y a c a l c i u m - d e p e n d e n t p r o c e s s .I n t h e f i n a l s e r i e s o f e x p e r i m e n t s we s o u g h t t o d e t e r m i n e w h e t h e r s y n a p t i c r e l e a s e

o f AC h r e s u l t e d i n a b l o c k a d e o f s p i k e f r e q u e n c y a c c o m m o d a t i o n a n d a r e d u c t i o n i nt h e s l o w AHP t h a t f o l l o w s a c u r r e n t - e v o k e d b u r s t o f s p i k e s i n BL A p y r a m i d a l c e l l s .F i g u r e 1 Aa s h o w s t h e r e s u l t s o f a n e x p e r i m e n t p e r f o r m e d i n n o r m a l b a t h i n g

me d i u m i n w h i c h a c h o l i n e r g i c s l o w EPSP w a s e l i c i t e d i n a BL A n e u r o n b y r e p e t i t i v es t i m u l a t i o n o f S I . Under t h e s e c o n d i t i o n s , a marked b u t t r a n s i e n t r e d u c t i o n i n t h e

s i z e o f t h e s l o w AHP ( d o w n w a r d d e f l e c t i o n s i n v o l t a g e t r a c e ) w a s p r o d u c e d f o l l o w i n g3 0 Hz s t i m u l a t i o n o f t h e S I f o r 5 0 0 ms. T h i s c a n b e s e e n b y c o m p a r i n g t h e s l o w

c o m p o n e n t o f t h e AHP g e n e r a t e d b e f o r e S I s t i m u l a t i o n ( r e s p o n s e m a r k e d b y ' 1 ' ) t ot h a t r e c o r d e d d u r i n g t h e p e a k o f t h e s t i m u l u s - e v o k e d s l o w EPSP, a t a t i m e w h e n t h e

membrane p o t e n t i a l w a s m a n u a l l y v o l t a g e - c l a m p e d t o t h e p r e - s t i m u l u s l e v e l( r e s p o n s e marked b y ' 2 ' ) . I n t h e s a m e p y r a m i d a l c e l l , r e p e t i t i v e s t i m u l a t i o n o f t h e

S I w a s a l s o e f f e c t i v e i n b l o c k i n g s p i k e f r e q u e n c y a c c o m m o d a t i o n ( F i g . l I B ) . I ts h o u l d b e n o t e d t h a t t h e s e e f f e c t s w e r e commonly o b s e r v e d i n d e p e n d e n t o f t h e

g e n e r a t i o n o f t h e s y n a p t i c a l l y e v o k e d s l o w d e p o l a r i z a t i o n . The d e p r e s s a n t e f f e c t s o fc h o l i n e r g i c pathway s t i m u l a t i o n o n t h e AHP a n d s p i k e f r e q u e n c y a c c o m m o d a t i o n

1 4 6







MUSCARINIC RESPO-NSES OF AMYGDALOID NEURONS

w e r e b l o c k e d b y a t r o p i n e ( 1 1 a M , n = 1 2 ) a n d p i r e n z e p i n e ( 3 0 0 n M - i / t M , n = 7 ) , b u t

n o t b y h e x a m e t h o n i u m ( 1 0 - 3 0, M, n = 3 ) . I n t h e m a j o r i t y o f c e l l s s t u d i e d ,

a d m i n i s t r a t i o n o f e s e r i n e a l o n e ( 2 - 5 , a M ) i n t h e a b s e n c e o f c h o l i n e r g i c p a t h w a y

s t i m u l a t i o n r e d u c e d t h e s l o w AHP a n d b l o c k e d a c c o m m o d a t i o n i n a n a t r o p i n e -

s e n s i t i v e manner ( 0 5 - 1, M, n = 8 ) . T h e s e l a t t e r f i n d i n g s i n d i c a t e t h e p r e s e n c e o f a

s u b s t a n t i a l t o n i c r e l e a s e o f e n d o g e n o u s AC h i n t h e s l i c e .

DISCUSSION

The p r e s e n t s t u d y h a s p r o v i d e d t h e f i r s t d e s c r i p t i o n o f c h o l i n e r g i c e f f e c t s o n

n e u r o n s i n t h e r a t BLA. I n o u r e x p e r i m e n t s we c o m p a r e d t h e a c t i o n s o f c a r b a c h o l

a n d o t h e r c h o l i n o m i m e t i c s o n BL A p y r a m i d a l n e u r o n s t o t h e r e s p o n s e s e v o k e d b y

s t i m u l a t i o n o f e n d o g e n o u s AC h r e l e a s e i n t h e s l i c e . T h e c h o l i n e r g i c e f f e c t s d e s c r i b e d

h e r e w e r e r e m a r k a b l y s i m i l a r t o m u s c a r i n i c a c t i o n s t h a t h a v e b e e n f o u n d i np y r a m i d a l n e u r o n s i n s l i c e p r e p a r a t i o n s o f r a t a n d g u i n e a - p i g h i p p o c a m p u s ( C o l e &

N i c o l l , 1 9 8 4 ; M a d i s o n e t a l . 1 9 8 7 ; S e g a l , 1 9 8 8 ; D u t a r & N i c o l l , 1 9 8 8 ; M i s g e l d , M u l l e r

& P o l d e r , 1 9 8 9 ) a n d c o r t e x ( M c C o r m i c k & P r i n c e , 1 9 8 6 ; C o n s t a n t i & S i m , 1 9 8 7 ) . A l lo f t h e c h o l i n e r g i c e f f e c t s t h a t w e h a v e o b s e r v e d i n BL A p y r a m i d a l n e u r o n s w e r e

b l o c k e d b y m u s c a r i n i c , b u t n o t n i c o t i n i c a n t a g o n i s t s , i n d i c a t i n g t h e i r m e d i a t i o n v i a

m u s c a r i n i c r e c e p t o r s .

M u s c a r i n i c d e p o l a r i z a t i o n

T h e a c t i v a t i o n o f m u s c a r i n i c r e c e p t o r s b y c a r b a c h o l o r m u s c a r i n i c a g o n i s t s o f t e n

r e s u l t e d i n membrane d e p o l a r i z a t i o n s a n d i n d u c e d r e p e t i t i v e f i r i n g . T h e s e d e p o l a r -i z a t i o n s w e r e a s s o c i a t e d w i t h a n i n c r e a s e i n i n p u t r e s i s t a n c e a n d w e r e v o l t a g e

d e p e n d e n t i n t h a t , i n many c a s e s , t h e d e p o l a r i z a t i o n s w e r e e v o k e d o n l y when t h e c e l l

u n d e r s t u d y w a s d e p o l a r i z e d t o n e a r f i r i n g t h r e s h o l d p r i o r t o d r u g a p p l i c a t i o n . S l o w

m u s c a r i n i c c h o l i n e r g i c d e p o l a r i z a t i o n s h a v i n g p r o p e r t i e s s i m i l a r t o t h o s e i n BL Ap y r a m i d a l c e l l s h a v e a l s o b e e n o b s e r v e d i n a v a r i e t y o f o t h e r n e u r o n s i n b o t h t h e

c e n t r a l a n d p e r i p h e r a l n e r v o u s s y s t e m s ( f o r r e v i e w s e e N o r t h , 1 9 8 9 ) . I n t h e v a s t

m a j o r i t y o f c a s e s , t h e i n c r e a s e i n i n p u t r e s i s t a n c e a n d r e s u l t a n t d e p o l a r i z a t i o n h a v e

b e e n a t t r i b u t e d e i t h e r t o t h e b l o c k a d e o f a p o t a s s i u m l e a k c o n d u c t a n c e w h i c h

c o n t r i b u t e s t o

r e s t i n gmembrane

p o t e n t i a l ( I Kl e a k ) ( D o d d , D i n g l e d i n e &

K e l l y ,1 9 8 1 ;

B e n a r d o & P r i n c e , 1 9 8 2 ; M o r i t a , N o r t h & T o k i m a s a , 1 9 8 2 ; M a d i s o n e t a l . 1 9 8 7 ;

B e n s o n e t a l . 1 9 8 8 ; G r e e n e , G e r b e r & M c C a r l e y , 1 9 8 9 ; P i t l e r & A l g e r , 1 9 9 0 ) o r t o a

r e d u c t i o n i n t h e t i m e - a n d v o l t a g e - d e p e n d e n t c o n d u c t a n c e , I M ( A d a m s & B r o w n ,

1 9 8 2 ; B e n a r d o & P r i n c e , 1 9 8 2 ; H a l l i w e l l & A d a m s , 1 9 8 2 ) . T h e m u s c a r i n i c d e p o l a r -i z a t i o n o b s e r v e d i n BL A p y r a m i d a l n e u r o n s a l s o a p p e a r e d t o b e m e d i a t e d b y a

r e d u c t i o n i n p o t a s s i u m c o n d u c t a n c e s i n c e i t was a s s o c i a t e d w i t h a n i n c r e a s e i nmembrane i n p u t r e s i s t a n c e , was s e n s i t i v e t o c h a n g e s i n t h e e x t r a c e l l u l a r p o t a s s i u m

c o n c e n t r a t i o n a n d was t y p i c a l l y n o t o b s e r v e d i n c e l l s i n w h i c h r e c o r d i n g s w e r e made

w i t h c a e s i u m a c e t a t e - f i l l e d m i c r o e l e c t r o d e s . F u r t h e r m o r e , t h e f i n d i n g o f v o l t a g e -

s e n s i t i v e a n d v o l t a g e - i n s e n s i t i v e m u s c a r i n i c d e p o l a r i z a t i o n s i s c o m p a t i b l e w i t h t h es u g g e s t i o n t h a t r e d u c t i o n s o f I M a n d I K l e a k ' r e s p e c t i v e l y , m i g h t a c c o u n t f o r t h e s l o w

m u s c a r i n i c d e p o l a r i z a t i o n i n BL A p y r a m i d a l n e u r o n s . M o r e d i r e c t e v i d e n c e

s u p p o r t i n g t h i s h y p o t h e s i s d e r i v e s f r o m r e c e n t v o l t a g e - c l a m p e x p e r i m e n t s i n o u r

1 4 7








l a b o r a t o r y w h i c h i n d i c a t e t h a t b o t h o f t h e s e c u r r e n t s s e r v e a s t a r g e t s o f i n h i b i t o r y

m u s c a r i n i c a c t i o n s i n BL A p y r a m i d a l c e l l s ( W o m b l e & M o i s e s , 1 9 9 0 ) . I n t h o s e

e x p e r i m e n t s , b a t h a p p l i c a t i o n o f c a r b a c h o l w a s f o u n d t o b l o c k I M d i r e c t l y a n d a l s op r o d u c e d a n i n w a r d s h i f t i n h o l d i n g c u r r e n t w h e n n e u r o n s w e r e v o l t a g e c l a m p e d t o

n e g a t i v e p o t e n t i a l s ( b e y o n d -65 mV) w h e r e I M i s i n a c t i v a t e d . S i m i l a r v o l t a g e - c l a m pr e s u l t s h a v e b e e n r e p o r t e d i n r a t h i p p o c a m p a l p y r a m i d a l c e l l s ( M a d i s o n e t a l . 1 9 8 7 ;

B e n s o n e t a l . 1 9 8 8 ) .

M u s c a r i n i c b l o c k a d e o f c a l c i u m - d e p e n d e n t p o t a s s i u m c o n d u c t a n c e

T h e s l o w AHP r e c o r d e d i n BL A p y r a m i d a l c e l l s f o l l o w i n g a c u r r e n t - e v o k e d b u r s t

o f a c t i o n p o t e n t i a l s h a s p r e v i o u s l y b e e n s h o w n t o b e r e d u c e d b y cadmium a n d

n o r a d r e n a l i n e ( G e a n & S h i n n i c k - G a l l a g h e r , 1 9 8 9 ) . ' I n t h e e x p e r i m e n t s r e p o r t e d h e r e ,t h e s l o w AHP w a s b l o c k e d b y c a e s i u m , EGTA o r 8 - b r o m o - c y c l i c AMP, p r o v i d i n g

f u r t h e r e v i d e n t t h a t i t i s m e d i a t e d b y a c a l c i u m - a c t i v a t e d p o t a s s i u m c o n d u c t a n c e .

C a r b a c h o l o r m u s c a r i n i c a g o n i s t s m a r k e d l y r e d u c e d t h e s l o w AHP a n d c o n c o m i t a n t l y

b l o c k e d s p i k e f r e q u e n c y a c c o m m o d a t i o n . S i m i l a r a c t i o n s h a v e b e e n d e s c r i b e d i nn e u r o n s i n r a t h i p p o c a m p u s ( C o l e & N i c o l l , 1 9 8 6 ; M u l l e r & M i s g e l d , 1 9 8 6 ; L a n c a s t e r

& N i c o l l , 1 9 8 7 ; M a d i s o n e t a l . 1 9 8 7 ; D u t a r & N i c o l l , 1 9 8 8 ) a n d c o r t e x ( M c C o r m i c k &

P r i n c e , 1 9 8 6 ; C o n s t a n t i & S i m , 1 9 8 7 ) , g u i n e a - p i g s y m p a t h e t i c g a n g l i a ( C a s s e l l &

M c L a c h l a n , 1 9 8 7 ) a n d g u i n e a - p i g m y e n t e r i c p l e x u s ( N o r t h & T o k i m a s a , 1 9 8 3 ;

G a l l i g a n , N o r t h & T o k i m a s a , 1 9 8 9 ) . I n t h e p r e s e n t s t u d y , c a l c i u m s p i k e s w e r e

u n a f f e c t e d d u r i n g c a r b a c h o l s u p e r f u s i o n a t t h e s a m e t i m e t h a t s l o w AHPs w e r e

d i m i n i s h e d . An i d e n t i c a l r e s u l t i n h i p p o c a m p a l p y r a m i d a l c e l l s ( C o l e & N i c o l l , 1 9 8 4 )

w a s t a k e n t o i n d i c a t e t h a t t h e m u s c a r i n i c r e d u c t i o n o f t h e s l o w AHP o c c u r r e d a ts o m e s t e p s u b s e q u e n t t o c a l c i u m e n t e r i n g t h e c e l l , p o s s i b l y v i a a d i r e c t i n h i b i t o r ya c t i o n o n t h e u n d e r l y i n g c o n d u c t a n c e . I n s u p p o r t o f t h i s v i e w , b y c o m b i n i n g

i n t r a c e l l u l a r r e c o r d i n g s w i t h m i c r o f l u o r o m e t r i c r e c o r d i n g t e c h n i q u e s K n o p f e l a n d

c o - w o r k e r s ( 1 9 9 0 ) w e r e a b l e t o d e m o n s t r a t e t h a t t h e i n h i b i t i o n o f I A H P b y m u s c a r i n e

i s n o t m e d i a t e d b y a l t e r a t i o n s i n c a l c i u m d y n a m i c s i n h i p p o c a m p a l p y r a m i d a l c e l l s .

N e v e r t h e l e s s , i t s h o u l d b e n o t e d t h a t m u s c a r i n i c r e d u c t i o n o f c a l c i u m c u r r e n t s h a s

b e e n r e p o r t e d i n b o t h t h e CNS ( s t r i a t a l n e u r o n s : M i s g e l d , C a l a b r e s i & D o d t , 1 9 8 6 ;

c u l t u r e d h i p p o c a m p a l c e l l s ; G a h w i l e r & B r o w n , 1 9 8 7 ) a n d i n t h e p e r i p h e r y

( m y e n t e r i c n e u r o n s ; N o r t h & T o k i m a s a , 1 9 8 3 ; s y m p a t h e t i c g a n g l i o n c e l l s : B e l l u z z i ,S a c c h i & W a n k e , 1 9 8 5 ; W a n k e , F e r r o n i , M a l g a r o l i , A m b r o s i n i , P o z z a n & M e l d o l e s i ,1 9 8 7 ) .

T h e m o s t p a r s i m o n i o u s e x p l a n a t i o n f o r t h e m u s c a r i n i c b l o c k a d e o f s p i k e f r e q u e n c y

a c c o m m o d a t i o n i s t h a t i t a l s o r e s u l t s f r o m a b l o c k a d e o f t h e c a l c i u m - d e p e n d e n t

p o t a s s i u m c o n d u c t a n c e . H o w e v e r , i t i s c o n c e i v a b l e t h a t a r e d u c t i o n i n I M c o u l d

c o n t r i b u t e t o t h e b l o c k o f a c c o m m o d a t i o n , a s h a s b e e n s u g g e s t e d i n h i p p o c a m p a l

p y r a m i d a l c e l l s ( M a d i s o n & N i c o l l , 1 9 8 4 ) a n d b u l l - f r o g s y m p a t h e t i c n e u r o n s ( A d a m s ,

Brown & C o n s t a n t i , 1 9 8 2 ) . W h i l e t h e c u r r e n t - c l a m p e x p e r i m e n t s d e s c r i b e d h e r e d o

n o t a l l o w o n e t o a s s e s s m u s c a r i n i c a c t i o n s o n c u r r e n t s d i r e c t l y , p r e l i m i n a r y r e s u l t s

f r o m a r e c e n t v o l t a g e - c l a m p s t u d y s h o w e d o n l y s m a l l r e d u c t i o n s i n I M a tc o n c e n t r a t i o n s o f c a r b a c h o l w h i c h b l o c k a c c o m m o d a t i o n i n BL A n e u r o n s ( W o m b l e

& M o i s e s , 1 9 9 0 ) . T h i s l a t t e r s t u d y a l s o d e m o n s t r a t e d t h a t c a r b a c h o l d o e s n o t r e d u c e

' A ' a t r a n s i e n t p o t a s s i u m c u r r e n t w h i c h i s a l s o i n v o l v e d i n s p i k e f r e q u e n c ya c c o m m o d a t i o n i n t h e s e c e l l s ( G e a n & S h i n n i c k - G a l l a g h e r , 1 9 8 9 ) .

1 4 8







MUSCARINIC RESPONSES OF AMYGDALOID NEURONS 1

l l u s c a r i n i c r e d u c t i o n o f s y n a p t i c r e s p o n s e s

S u p e r f u s i o n o f c a r b a c h o l o r m u s c a r i n i c a g o n i s t s w a s f o u n d t o d e c r e a s e t h e

a m p l i t u d e o f t h e EPSPs e v o k e d i n BLA p y r a m i d a l c e l l s f o l l o w i n g EC s t i m u l a t i o n .

S i m i l a r m u s c a r i n i c r e d u c t i o n s o f s y n a p t i c a l l y e v o k e d EPSPs h a v e b e e n d e s c r i b e de l s e w h e r e i n t h e CNS ( H o u n s g a a r d , 1 9 7 8 ; V a l e n t i n o & D i n g l e d i n e , 1 9 8 1 ; Dodt &

M i s g e l d , 1 9 8 5 ) a n d p h a r m a c o l o g i c a l a n a l y s e s i n d i c a t e t h a t s u c h e f f e c t s a p p e a r t o b e

m e d i a t e d p r e s y n a p t i c a l l y v i a a n M 2 - t y p e r e c e p t o r ( N o r t h , S l a c k & S u r p r e n a n t , 1 9 8 5 ;

D u t a r & N i c o l l , 1 9 8 8 ) . S y n a p t i c a l l y e v o k e d I P S P s h a v e a l s o b e e n s h o w n t o b e

r e d u c e d b y m u s c a r i n i c r e c e p t o r a c t i v a t i o n i n t h e r a t h i p p o c a m p u s ( B e n - A r i ,

K r n j e v i c , R e i n h a r d t & R o p e r , 1 9 8 1 ; H a a s , 1 9 8 2 ) , r a t d o r s o l a t e r a l s e p t a l n u c l e u s

( H a s u o , G a l l a g h e r & S h i n n i c k - G a l l a g h e r , 1 9 8 8 ) a n d g u i n e a - p i g s u b m u c o s a l p l e x u s

( N o r t h e t a l . 1 9 8 5 ) . A t a t i m e when c a r b a e h o l r e d u c e d s p o n t a n e o u s a n d s t i m u l u s -

e v o k e d I P S P s i n BL A p y r a m i d a l c e l l s , p o s t s y n a p t i c r e s p o n s e s o f BLA n e u r o n s t o

GABA o r b a c l o f e n w e r e u n a f f e c t e d . T h e s e f i n d i n g s s u g g e s t t h a t t h e c h o l i n e r g i cr e d u c t i o n o f i n h i b i t o r y s y n a p t i e e v e n t s s e e n h e r e r e s u l t s f r o m a p r e s y n a p t i c

i n h i b i t i o n o f GABA r e l e a s e r a t h e r t h a n a l t e r a t i o n s i n p o s t s y n a p t i c c h e m o s e n s i t i v i t y .

T h e a n a t o m i c a l s u b s t r a t e f o r s u c h a m e c h a n i s m w a s s u g g e s t e d b y r e c e n t

i m m u n o h i s t o c h e m i c a l s t u d i e s w h i c h r e v e a l e d C h A T - i m m u n o r e a c t i v e n e r v e t e r m i n a l s

i n c l o s e a p p o s i t i o n t o s y n a p s e s b e t w e e n p r e s u m e d G A B A e r g i c t e r m i n a l s a n d s o m a t a

o f p y r a m i d a l c e l l s i n t h e BL A ( C a r l s e n , 1 9 8 8 , 1 9 8 9 ; N i t e c k a & F r o t s c h e r , 1 9 8 9 ) .

M e c h a n i s m u n d e r l y i n g m u s c a r i n i c i n h i b i t i o n

S e v e r a l l i n e s o f e v i d e n c e i n d i c a t e t h a t , w i t h f e w e x c e p t i o n s , t h e i n i t i a l s h o r t -l a t e n c y h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e s o f BL A p y r a m i d a l c e l l s t o p r e s s u r e a p p l i c a t i o n o f

c a r b a c h o l w e r e m e d i a t e d i n d i r e c t l y v i a a G A B A - m e d i a t e d i n c r e a s e i n c h l o r i d e

c o n d u c t a n c e . F i r s t , t h e s e i n h i b i t o r y r e s p o n s e s w e r e l a r g e l y a b o l i s h e d b y s u p e r f u s i o n

o f TTX ( l a t M ) o r cadmium ( 1 0 0 , t M ) . S e c o n d , t h e h y p e r p o l a r i z i n g r e s p o n s e was

m a r k e d l y r e d u c e d o r e l i m i n a t e d d u r i n g s u p e r f u s i o n o f GABA a n t a g o n i s t s . T h i r d , t h e

r e v e r s a l p o t e n t i a l o f t h e c a r b a c h o l - i n d u c e d h y p e r p o l a r i z a t i o n w a s i d e n t i c a l t o t h a t

o f t h e G A B A A / C P - - m e d i a t e d e a r l y IPSP a n d i t s h i f t e d i n t h e d e p o l a r i z i n g d i r e c t i o n

when t h e C l - g r a d i e n t a c r o s s t h e membrane was r e d u c e d . F i n a l l y , i n r e c o r d i n g s

o b t a i n e d f r o m a l i m i t e d number o f p r e s u m p t i v e G A B A e r g i c i n t e r n e u r o n s i n t h e

BLA, p r e s s u r e a p p l i c a t i o n o f c a r b a c h o l o r m u s c a r i n i c a g o n i s t s w a s f o u n d t o p r o d u c e

a s h o r t - l a t e n c y e x c i t a t o r y r e s p o n s e w h o s e o n s e t c o i n c i d e d w i t h t h a t o f t h e

h y p e r p o l a r i z a t i o n r e c o r d e d i n BL A p y r a m i d a l n e u r o n s . T h e a n a t o m i c a l b a s i s f o rc h o l i n e r g i c a c t i o n s o n i n h i b i t o r y i n t e r n e u r o n s i n t h e BL A was p r o v i d e d b y a d o u b l e

i m m u n o l a b e l l i n g s t u d y i n t h e r a t a m y g d a l a w h i c h s h o w e d t h a t C h A T - i m -

m u n o r e a c t i v e n e r v e t e r m i n a l s f o r m s y n a p t i c c o n t a c t s o n s o m a t a a n d d e n d r i t e s o f

n e u r o n s c o n t a i n i n g t h e s y n t h e t i c e n z y m e f o r GABA ( N i t e c k a & F r o t s c h e r , 1 9 8 9 ) .

M u s c a r i n i c s l o w EPSP

S t i m u l a t i o n o f c h o l i n e r g i c a f f e r e n t s t o t h e BLA e v o k e d p o s t s y n a p t i c r e s p o n s e st h a t e x a c t l y m i m i c k e d t h e a c t i o n s p r o d u c e d b y a d m i n i s t r a t i o n o f c a r b a c h o l o r

m u s c a r i n i c a g o n i s t s . T h u s , r e p e t i t i v e s t i m u l a t i o n o f t h e S I o r EC e l i c i t e d a s l o w

m u s c a r i n i c EPSP a s s o c i a t e d w i t h a n i n c r e a s e i n membrane i n p u t r e s i s t a n c e . L i k e t h e

m u s c a r i n i c s l o w d e p o l a r i z a t i o n t h a t was p r o d u c e d b y p r e s s u r e a p p l i c a t i o n o f

1 4 9








c h o l i n o m i m e t i c s , t h e s l o w EPSP w a s s e n s i t i v e t o c h a n g e s i n membrane p o t e n t i a l ,b e i n g r e d u c e d i n a m p l i t u d e w i t h membrane h y p e r p o l a r i z a t i o n .

I t i s o f i n t e r e s t t o c o m p a r e t h e c h o l i n e r g i c s l o w EPSP f o u n d i n BL A n e u r o n s t om u s c a r i n i c d e p o l a r i z i n g s y n a p t i c p o t e n t i a l s r e c o r d e d i n n e u r o n s i n t h e p e r i p h e r a l

n e r v o u s s y s t e m ( N o r t h & T o k i m a s a , 1 9 8 4 ; Brown & S e l y a n k o , 1 9 8 5 a , b ) a n d i n a

number o f b r a i n a r e a s ( C o l e & N i c o l l , 1 9 8 4 ; D o d t & M i s g e l d , 1 9 8 6 ; M a d i s o n e t a l .

1 9 8 7 ; S e g a l , 1 9 8 8 ; M i s g e l d e t a l . 1 9 8 9 ) . W h i l e we d i d n o t c h a r a c t e r i z e t h e i o n i cm e c h a n i s m u n d e r l y i n g t h e s l o w E P S P , i t s o v e r a l l s i m i l a r i t y t o many o f t h e

c a r b a c h o l - i n d u c e d d e p o l a r i z a t i o n s s u g g e s t e d t h a t i t r e s u l t e d m a i n l y f r o m a

m u s c a r i n i c r e d u c t i o n o f a r e s t i n g p o t a s s i u m l e a k c o n d u c t a n c e w h i c h w a s n o t s t r o n g l y

v o l t a g e d e p e n d e n t . T h i s s a m e c o n c l u s i o n h a s b e e n r e a c h e d i n c u r r e n t - a n d v o l t a g e -

c l a m p e x p e r i m e n t s c a r r i e d o u t i n p y r a m i d a l c e l l s o f t h e CAI ( M a d i s o n e t a l . 1 9 8 7 ) a n d

CA3 ( M i s g e l d e t a l . 1 9 8 9 ) r e g i o n s o f r a t a n d g u i n e a - p i g h i p p o c a m p u s , i n n e u r o n s i n

r a t n e o s t r i a t u m ( D o d t & M i s g e l d , 1 9 8 6 ) a n d m y e n t e r i c p l e x u s n e u r o n s ( M o r i t a e t a l .1 9 8 2 ) . None t h e l e s s , s t u d i e s b y o t h e r i n v e s t i g a t o r s s u g g e s t t h a t a r e d u c t i o n i n I M

p r i m a r i l y a c c o u n t s f o r s l o w EPSPs t h a t a r e p r o d u c e d f o l l o w i n g s t i m u l a t i o n o f

c h o l i n e r g i c a f f e r e n t s i n s o m e o f t h e s e s a m e n e u r o n s ( C o l e & N i c o l l , 1 9 8 4 ; Brown &

S e l y a n k o , 1 9 8 5 a , b ; G a h w i l e r & B r o w n , 1 9 8 7 ) . We c a n n o t r u l e o u t t h e p o s s i b i l i t yt h a t a r e d u c t i o n i n t h e I M c o n t r i b u t e s t o t h e s l o w EPSP i n t h i s s t u d y , e s p e c i a l l y i ne x p e r i m e n t s w h e r e t h e r e s p o n s e was s t e e p l y v o l t a g e d e p e n d e n t a n d c o u l d o n l y b e

e l i c i t e d i n t h e r a n g e w h e r e t h i s c u r r e n t i s t h o u g h t t o b e a c t i v e . H o w e v e r , w e c a n b e

r e a s o n a b l y c e r t a i n t h a t a b l o c k a d e o f t h e c a l c i u m - d e p e n d e n t p o t a s s i u m c o n d u c t a n c e

u n d e r l y i n g t h e s l o w AHP d o e s n o t c o n t r i b u t e s i g n i f i c a n t l y t o t h e d e p o l a r i z a t i o n

s i n c e t h e s l o w EPSP p e r s i s t e d i n c o n d i t i o n s s u c h a s 8 - b r o m o - c y c l i c AMP i n w h i c h t h es l o w AHP a n d a c c o m m o d a t i o n w e r e a b o l i s h e d . T h i s c o n c l u s i o n i s s u p p o r t e d b y

p r e v i o u s i n v e s t i g a t i o n s i n r a t h i p p o c a m p u s ( G a h w i l e r & B r o w n , 1 9 8 5 ; M a d i s o n e t a l .

1 9 8 7 ) .T h e s e c o n d m a j o r m u s c a r i n i c e f f e c t p r o d u c e d b y r e p e t i t i v e s t i m u l a t i o n o f t h e S I

o r EC w a s a r e d u c t i o n i n t h e s l o w AHP t h a t f o l l o w s a b u r s t o f a c t i o n p o t e n t i a l s a n d

t h e c o n c o m i t a n t b l o c k o f s p i k e f r e q u e n c y a c c o m m o d a t i o n . T h e f i n d i n g t h a t t h e

c h o l i n e r g i c r e d u c t i o n i n t h e AHP a n d a c c o m m o d a t i o n p r o d u c e d b y r e p e t i t i v es t i m u l a t i o n c o u l d o c c u r i n d e p e n d e n t o f c h a n g e s i n membrane p o t e n t i a l s u g g e s t s t h a t

I A H Pi s more

s e n s i t i v et o b l o c k a d e

b y AC ht h a n

i st h e c o n d u c t a n c e or c o n d u c t a n c e s

w h i c h u n d e r l i e s t h e s l o w EPSP. T h i s f i n d i n g a l s o i n d i c a t e s t h a t i n BL A p y r a m i d a l

c e l l s , a s i n h i p p o c a m p a l p y r a m i d a l c e l l s ( C o l e & N i c o l l , 1 9 8 4 ; S e g a l , 1 9 8 8 ) , I A H P d o e s

n o t c o n t r i b u t e t o r e s t i n g membrane p o t e n t i a l . B a t h a p p l i c a t i o n o f e s e r i n e a l o n e , i n

t h e a b s e n c e o f a f f e r e n t s t i m u l a t i o n , r e d u c e d b o t h t h e AHP a n d a c c o m m o d a t i o n . T h i s

s u g g e s t s t h a t t h e r e i s a t o n i c r e l e a s e o f A C h , b u t t h a t t h e a c t i v i t y o f a c e t y l -c h o l i n e s t e r a s e i n t h e s l i c e i s s u f f i c i e n t l y h i g h t o p r e v e n t p o s t s y n a p t i c e f f e c t s o f t h e

t o n i c a l l y r e l e a s e d A C h .

I n s u m m a r y , t h e r e s u l t s o f t h e e x p e r i m e n t s d e s c r i b e d h e r e h a v e d e m o n s t r a t e d a

n u m b e r o f m e c h a n i s m s w h e r e b y c h o l i n e r g i c i n p u t c a n a f f e c t t h e e x c i t a b i l i t y o f BL A

n e u r o n s . I t a p p e a r s t h a t b l o c k a d e o f a t l e a s t t h r e e p o t a s s i u m c o n d u c t a n c e s , I M ' I A H Pa n d I K , l e a k ' may u n d e r l i e d i r e c t m u s c a r i n i c e x c i t a t o r y a c t i o n s o n BL A p y r a m i d a l

c e l l s . T h e o v e r a l l c o n t r i b u t i o n o f t h e s e c o n d u c t a n c e s u n d e r n o r m a l c o n d i t i o n s

a p p e a r s t o s t a b i l i z e t h e membrane p o t e n t i a l a n d t o s e r v e a s a b r a k i n g m e c h a n i s m i n

1 5 0








c o n t r o l l i n g t h e r e p e t i t i v e d i s c h a r g e p a t t e r n o f t h e c e l l ( B r o w n , 1 9 8 3 ) . T h u s , t h e n e t

o u t c o m e o f m u s c a r i n i c s u p p r e s s i o n o f t h e s e c u r r e n t s m ay i n c l u d e membrane

d e p o l a r i z a t i o n s a n d a g e n e r a l i n c r e a s e i n t h e n e u r o n a l o u t p u t f r e q u e n c y t o p r o l o n g e d

e x c i t a t o r y i n p u t s . The f i n d i n g h e r e t h a t m u s c a r i n i c c h o l i n e r g i c b l o c k a d e o f I A H P

o c c u r r e d i n t h e a b s e n c e o f membrane d e p o l a r i z a t i o n s s u g g e s t s t h a t t h e m a j o r

i n f l u e n c e o f a c t i v a t i o n o f c h o l i n e r g i c i n p u t t o t h e BL A may b e t o r e g u l a t e t h e

p o s t s y n a p t i c r e s p o n s i v e n e s s o f t a r g e t n e u r o n s t o c o n v e n t i o n a l e x c i t a t o r y a f f e r e n ti n p u t r a t h e r t h a n t o m o d u l a t e t h e i r i n h e r e n t p a t t e r n o f s p i k e g e n e r a t i o n . The

m u s c a r i n i c r e d u c t i o n o f i n h i b i t o r y s y n a p t i c r e s p o n s e s s u g g e s t s a n a d d i t i o n a l

m e c h a n i s m w h e r e b y t h e o v e r a l l e x c i t a b i l i t y o f BL A n e u r o n s m i g h t b e i n c r e a s e d

u n d e r c o n d i t i o n s o f i n c r e a s e d c h o l i n e r g i c a f f e r e n t a c t i v i t y . F u r t h e r e x a m i n a t i o n o f

t h e c h o l i n e r g i c r e g u l a t i o n s o f BL A n e u r o n a l e x c i t a b i l i t y c l e a r l y s e e m s w a r r a n t e d i n

l i g h t o f t h e w e l l - r e c o g n i z e d i m p o r t a n c e o f t h i s b r a i n r e g i o n i n t h e g e n e r a t i o n o f

e p i l e p t i f o r m a c t i v i t y ( G l o o r , O l i v i e r , Q u e s n e y , Andermann & H o r o w i t z , 1 9 8 2 ) a n d o fe m e r g i n g e v i d e n c e o f i t s r o l e i n m e m o ry f u n c t i o n ( f o r r e v i e w s e e S a r t e r &

M a r k o w i t s c h , 1 9 8 5 ) .

T h i s w o r k w a s s u p p o r t e d by USPHS G r a n t s D A - 0 3 3 6 5 a n d A G 1 0 6 6 7 .

REFERENCES

A D A M S , P . R . & BROWN, D . A . ( 1 9 8 2 ) . S y n a p t i c i n h i b i t i o n o f t h e M - c u r r e n t : s l o w e x c i t a t o r y p o s t -

s y n a p t i c p o t e n t i a l m e c h a n i s m i n b u l l f r o g s y m p a t h e t i c n e u r o n e s . J o u r n a l o f P h y s i o l o g y 3 3 2 ,2 6 3 - 2 7 2 .

A D A M S , P . R . , BROWN, D . A . & C O N S T A N T I , A . ( 1 9 8 2 ) . P h a r m a c o l o g i c a l i n h i b i t i o n o f t h e M - c u r r e n t .

J o u r n a l o f P h y s i o l o g y 3 3 2 , 2 2 3 - 2 6 2 .

B E L L U Z Z I , O . , S A C C H I , 0 . & WANKE, E . ( 1 9 8 5 ) . I d e n t i f i c a t i o n o f d e l a y e d p o t a s s i u m a n d c a l c i u m

c u r r e n t s i n t h e r a t s y m p a t h e t i c n e u r o n e u n d e r v o l t a g e c l a m p . J o u r n a l o f P h y s i o l o g y 3 5 8 ,1 0 9 - 1 2 9 .

B E N - A R I , Y . , K R N J E V I C , K . , R E I N H A R D T , W. & R O P E R T , N . ( 1 9 8 1 ) . I n t r a c e l l u l a r o b s e r v a t i o n s o n

t h e d i s i n h i b i t o r y a c t i o n o f a c e t y l c h o l i n e i n t h e h i p p o c a m p u s . N e u r o s c i e n c e 6 , 2 4 7 5 - 2 4 8 4 .

B E N - A R I , Y . , Z I G M O N D , R . E . , S H U T E , C . C . D . & L E W I S , P . R . ( 1 9 7 7 ) . R e g i o n a l d i s t r i b u t i o n o f

c h o l i n e a c e t y l t r a n s f e r a s e a n d a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e w i t h i n t h e a m y g d a l o i d c o m p l e x a n d s t r i at e r m i n a l i s s y s t e m . B r a i n R e s e a r c h 1 2 0 , 4 3 5 - 4 4 5 .

B E N A R D O , L . S . & P R I N C E , D . A . ( 1 9 8 2 ) . C h o l i n e r g i c e x c i t a t i o n o f mammalian h i p p o c a m p a l

p y r a m i d a l c e l l s . B r a i n R e s e a r c h 2 4 9 , 3 1 5 - 3 3 1 .

B E N S O N , D . M . , B L I T Z E R , R . D . & L A N D A U , E . M . ( 1 9 8 8 ) . An a n a l y s i s o f t h e d e p o l a r i z a t i o n

p r o d u c e d i n g u i n e a - p i g h i p p o c a m p u s b y c h o l i n e r g i c r e c e p t o r s t i m u l a t i o n . J o u r n a l o f P h y s i o l o g y

4 0 4 , 4 7 9 - 4 9 6 .

B R O W N , D . A . ( 1 9 8 3 ) . S l o w c h o l i n e r g i c e x c i t a t i o n - a m e c h a n i s m f o r i n c r e a s i n g n e u r o n a l

e x c i t a b i l i t y . T r e n d s i n N e u r o s c i e n c e s 1 0 , 3 0 2 - 3 0 7 .BROWN, D . A . & S E L Y A N K O , A . A . ( 1 9 8 5 a ) . Tw o c o m p o n e n t s o f m u s c a r i n e - s e n s i t i v e membrane

c u r r e n t i n r a t s y m p a t h e t i c n e u r o n e s . J o u r n a l o f P h y s i o l o g y 3 5 8 , 3 3 5 - 3 6 3 .

BROWN, D . A . & S E L Y A N K O , A . A . ( 1 9 8 5 b ) . Membrane c u r r e n t s u n d e r l y i n g t h e c h o l i n e r g i c s l o w

e x c i t a t o r y p o s t s y n a p t i c p o t e n t i a l i n t h e r a t s y m p a t h e t i c g a n g l i o n . J o u r n a l o f P h y s i o l o g y 3 6 5 ,3 6 5 - 3 8 7 .

C A R L S E N , J . ( 1 9 8 8 ) . I m m u n o c y t o c h e m i c a l l o c a l i z a t i o n o f g l u t a m a t e d e c a r b o x y l a s e i n t h e r a tb a s o l a t e r a l a m y g d a l o i d n u c l e u s , w i t h s p e c i a l r e f e r e n c e t o G A B A e r g i c i n n e r v a t i o n o f a m y g -d a l o s t r i a t a l p r o j e c t i o n n e u r o n e s . J o u r n a l o f C o m p a r a t i v e N e u r o l o g y 2 7 3 , 5 1 3 - 5 2 6 .

C A R L S E N , J . ( 1 9 8 9 ) . Ne w p e r s p e c t i v e s o n t h e f u n c t i o n a l a n a t o m i c a l o r g a n i z a t i o n o f t h e b a s o l a t e r a la m y g d a l a . A c t a N e u r o l o g i c a S c a n d i n a v i c a S u p p l e m e n t u m 1 2 2 , 1 - 2 7 .

PHY 4 4 9

1 5 i 1







1 5 2 M. S . W / r A S H B U T R N AND H . C . MOISES

C A R L S E N , J . & H E I M E R , L . ( 1 9 8 8 ) . T h e b a s o l a t e r a l a m y g d a l o i d c o m p l e x a s a c o r t i c a l - l i k e s t r u c t u r e .B r a i n R e s e a r c h 4 4 1 , 3 7 7 - 3 8 0 .

C A R L S E N . J . , Z A B O R S Z K Y , L . & H E I M E R , L . ( 1 9 8 5 ) . C h o l i n e r g i c p r o j e c t i o n s f r o m t h e b a s a l f o r e b r a i n

t o t h e b a s o l a t e r a l a m y g d a l o i d c o m p l e x : a c o m b i n e d r e t r o g r a d e f l u o r e s c e n t a n d immuno-

h i s t o c h e m i c a l s t u d y . J o u r n a l o f C o m p a r a t i v e N e u r o l o g y 2 3 4 . 1 5 5 - 1 6 7 .

C A R L S E N , J . & H E I M E R , L . ( 1 9 8 6 ) . A c o r r e l a t e d l i g h t a n d e l e c t r o n m i c r o s c o p i c i m m u n o c y t o c h e m i c a ls t u d y o f c h o l i n e r g i c t e r m i n a l s a n d n e u r o n e s i n t h e r a t a m y g d a l o i d b o d y w i t h s p e c i a l e m p h a s i so n t h e b a s o l a t e r a l a m y g d a l o i d n u c l e u s . J o u r n a l o f C o m p a r a t i v e N e u r o l o g y 2 4 4 , 1 2 1 - 1 3 6 .

C A S S E . I , J . F . & McLACHLAN, E . M . ( 1 9 8 7 ) . M u s c a r i n i c a g o n i s t s b l o c k f i v e d i f f e r e n t p o t a s s i u m

c o n d u c t a n c e s i n g u i n e a - p i g s y m p a t h e t i c n e u r o n e s . B r i t i s h J o u r n a l o f P h a r m a c o l o g y 9 1 , 2 5 9 - 2 6 1 .

C o L E . , A . E . & N I c O L L , R . A . ( 1 9 8 4 ) . C h a r a c t e r i z a t i o n o f a s l o w c h o l i n e r g i c p o s t - s y n a p t i c p o t e n t i a l

r e c o r d e d i n v i t r o f r o m r a t h i p p o c a m p a l p y r a m i d a l c e l l s . J o u r n a l o f P h y s i o l o g y 3 5 2 , 1 7 3 - 1 8 8 .

C O N S T A N T I , A . & S I M , J . A . ( 1 9 8 7 ) . C a l c i u m - d e p e n d e n t p o t a s s i u m c o n d u c t a n c e i n g u i n e a - p i g

o l f a c t o r y c o r t e x n e u r o n e s i n v i t r o . J o u r n a l o f P h y s i o l o g y 2 8 7 , 1 7 3 - 1 9 4 .

D O D D , J . , D I N G L E D I N E , R . & K E L L Y , J . S . ( 1 9 8 1 ) . T h e e x c i t a t o r y a c t i o n o f a c e t y l c h o l i n e o n

h i p p o c a m p a l n e u r o n e s o f t h e g u i n e a p i g a n d r a t m a i n t a i n e d i n v i t r o . B r a i n R e s e a r c h 2 0 7 , 1 0 9 - 1 2 7 .

1 ) O D T . H . U . & M I S G E L D , U . ( 1 9 8 6 ) . M l u s c a r i n i c s l o w e x c i t a t i o n a n d m u s c a r i n i c i n h i b i t i o n o f

s y n a p t i c t r a n s m i s s i o n i n t h e r a t n e o s t r i a t u m . J o u r n a l o f P h y s i o l o g y 2 8 0 , 5 9 3 - 6 0 8 .

D U T A R , P . & N I C O L L , R . A . ( 1 9 8 8 ) . C l a s s i f i c a t i o n o f m u s c a r i n i c r e s p o n s e s i n h i p p o c a m p u s i n t e r m s

o f r e c e p t o r s u b t y p e s a n d s e c o n d - m e s s e n g e r s y s t e m s : e l e c t r o p h y s i o l o g i c a l s t u d i e s i n v i t r o .J o u r n a l o f N e u r o s c i e n c e 8 , 4 2 1 4 - 4 2 2 4 .

E M S O N , P . C . , P A X I N o s , G . , LE GAL LA S A L L E , G . , B E N - A R I , Y . & S I L V E R , A . ( 1 9 7 9 ) . C h o l i n e

a c e t y l t r a n s f e r a s e a n d a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e c o n t a i n i n g p r o j e c t i o n s f r o m t h e b a s a l f o r e b r a i n t o t h e

a m y g d a l o i d c o m p l e x o f t h e r a t . B r a i n R e s e a r c h 1 6 5 , 2 7 1 - 2 8 2 .

G A H W I L E R , B . H . & BROWN, D . A . ( 1 9 8 7 ) . M u s c a r i n e a f f e c t s c a l c i u m - c u r r e n t s i n r a t h i p p o c a m p a l

p y r a m i d a l c e l l s i n v i t r o . 7 N e u r o s c i e n c e L e t t e r s 7 6 , 3 0 1 - 3 0 6 .

G A L L I G A N , J . J . , N O R T H , R . A . & T O K I M A S A , ( 1 9 8 9 ) . M u s c a r i n i c a g o n i s t s a n d p o t a s s i u m c u r r e n t s i ng u i n e a - p i g m y e n t e r i c n e u r o n e s . B r i t i s h J o u r n a l o f P h a r m a c o l o g y 9 6 , 1 9 3 - 2 0 3 .

( G E A N , P . W V . & S H I N N I C K - G A L L A G I I E R , P . ( 1 9 8 9 ) . The t r a n s i e n t p o t a s s i u m c u r r e n t , t h e A - c u r r e n t ,

i s i n v o l v e d i n s p i k e f r e q u e n c y a d a p t a t i o n i n r a t a m y g d a l a n e u r o n e s . B r a i n R e s e a r c h 4 8 0 ,1 6 0 - 1 6 9 .

( G " L O O R , P . , O L I V I E R , A . . Q U E S N E Y , L . F . , ANDERMANN, F . & H O R O W I T Z , 5 . ( 1 9 8 2 ) . The r o l e o f t h e

l i m b i c s y s t e m i n e x p e r i e n t i a l p h e n o m e n a o f t e m p o r a l l o b e e p i l e p s y . A n n a l s o f N e u r o l o g y 1 2 ,1 2 9 - 1 4 4 .

G R E E N E , R . W . , G E R B E R , U . & M C C A R L E Y , R . W. ( 1 9 8 9 ) . C h o l i n e r g i c a c t i v a t i o n o f m e d i a l p o n t i n e

r e t i c u l a r f o r m a t i o n n e u r o n e s i n v i t r o . B r a i n R e s e a r c h 4 7 6 , 1 5 4 - 1 5 9 .

H A A S , H . L . ( 1 9 8 2 ) . C h o l i n e r g i c d i s i n h i b i t i o n i n h i p p o c a m p a l s l i c e s o f t h e r a t . B r a i n R e s e a r c h 2 3 3 ,2 0 0 - 2 0 4 .

H A L L I W E L L , J . V . & A D A M S . P . R . ( 1 9 8 2 ) . V o l t a g e - c l a m p a n a l y s i s o f m u s c a r i n i c e x c i t a t i o n i nh i p p o c a m p a l n e u r o n e s . B r a i n R e s e a r c h 2 5 0 , 7 1 - 9 2 .

H A S u O ,H . , G A L L A G H E R , J . P . & S H I N N I C K - G A L L A G H E R , P . ( 1 9 8 8 ) . D i s i n h i b i t i o n i n t h e r a t s e p t u m

m e d i a t e d b y M I 1 m u s c a r i n i c r e c e p t o r s . B r a i n R e s e a r c h 4 3 8 , 3 2 3 - 3 2 7 .

H E L L E N D A L L , R . P . , G O D F R E Y , D . A . , R o s s , C . D . , A R M S T R O N G , D . M . & P R I C E , J . L . ( 1 9 8 6 ) . T h ed i s t r i b u t i o n o f c h o l i n e a c e t y l t r a n s f e r a s e i n t h e r a t a m y g d a l o i d c o m p l e x a n d a d j a c e n t c o r t i c a la r e a s , a s d e t e r m i n e d b y q u a n t i t a t i v e m i c r o - a s s a y a n d i m m u n o h i s t o c h e m i s t r y . J o u r n a l o fC o m p a r a t i v e , N e u r o l o g y 2 4 9 , 4 8 6 - 4 9 8 .

H O U N S G A A R D , J . ( 1 9 7 8 ) . P r e s y n a p t i c i n h i b i t o r y a c t i o n o f a c e t v l c h o l i n e i n a r e a CAI o f t h e

h i p p o c a m p u s . E x p e r i m e n t a l N e u r o l o g y 6 2 , 7 8 7 - 7 9 7 .

I C H I K A W A , T . & H I R A T A , Y . ( 1 9 8 6 ) . O r g a n i z a t i o n o f c h o l i n e a c e t y l t r a n s f e r a s e - c o n t a i n i n g s t r u c t u r e s

i n t h e f o r e b r a i n o f t h e r a t . J o u r n a l o f N e u r o s c i e n c e 6 , 2 9 1 - 2 9 2 .

K N O P F E L , T . , V R A N E S I C , I . . G X H W I L E R , B . H . & B R O W N , D . A . ( 1 9 9 0 ) . M u s c a r i n i c a n d f l - a d r e n e r g i cd e p r e s s i o n o f t h e s l o w C a 2 " - a c t i v a t e d p o t a s s i u m c o n d u c t a n c e i n h i p p o c a m p a l CA3 p y r a m i d a lc e l l s i s n o t m e d i a t e d b y a r e d u c t i o n o f d e p o l a r i z a t i o n - i n d u c e d

c v t o s o l i cC a 2 +

t r a n s i e n t s .P r o c e e d i n g s o f t h e N a t i o n a l A c a d e m y o f S c i e n c e s o f t h e tSA 8 7 , 4 0 8 3 - 4 0 8 7 .L A C A I L L E , J . C . & S C H W A R T Z K R O I N , P . A . ( 1 9 8 8 ) . S t r a t u m l a c u n o s u m - m o l e c u l a r e i n t e r n e u r o n e s o f

h i p p o c a m p a l CAI r e g i o n I . I n t r a c e l l u l a r r e s p o n s e c h a r a c t e r i s t i c s , s y n a p t i c r e s p o n s e s , a n d

m o r p h o l o g y . J o u r n a l o f N e u r o s c i e n c e 8 , 1 4 0 0 - 1 4 1 0 .








L A N C A S T E R , B . & N I C O L L , R . A . ( 1 9 8 7 ) . P r o p e r t i e s o f t w o c a l c i u m - a c t i v a t e d h y p e r p o l a r i z a t i o n s i nr a t h i p p o c a m p a l n e u r o n e s . J o u r n a l o f P h y s i o l o g y 3 8 9 , 1 8 7 - 2 0 3 .

L E W I S , P . R . & S H U T E , C . C . ( 1 9 6 7 ) . T h e c h o l i n e r g i c l i m b i c s y s t e m : p r o j e c t i o n s t o h i p p o c a m p a l

f o r m a t i o n m e d i a l c o r t e x , n u c l e i o f t h e a s c e n d i n g c h o l i n e r g i c r e t i c u l a r s y s t e m a n d t h e s u b f o r m a l

o r g a n a n d s u p r a - o p t i c c r e s t . B r a i n 9 0 , 5 2 1 - 5 4 0 .

M C C O R M I C K , D . A . & P R I N C E , D . A . ( 1 9 8 6 ) . M e c h a n i s m s o f a c t i o n o f a c e t y l c h o l i n e i n t h e g u i n e a -

p i g c e r e b r a l c o r t e x i n v i t r o . J o u r n a l o f P h y s i o l o g y 3 7 5 , 1 6 9 - 1 9 4 .

MCDONALD, A . J . ( 1 9 8 2 ) . N e u r o n e s o f t h e l a t e r a l a n d b a s o l a t e r a l a m y g d a l o i d n u c l e i : a G o l g i s t u d y

i n t h e r a t . J o u r n a l o f C o m p a r a t i v e N e u r o l o g y 2 1 2 , 2 9 3 - 3 1 2 .

McDONALD, A . J . ( 1 9 8 4 ) . N e u r o n a l o r g a n i z a t i o n o f t h e l a t e r a l a n d b a s o l a t e r a l a m y g d a l o i d n u c l e ii n t h e r a t . J o u r n a l o f C o m p a r a t i v e N e u r o l o g y 2 2 2 , 5 8 9 - 6 0 6 .

McDONALD, A . J . ( 1 9 8 5 ) . I m m u n o h i s t o c h e m i c a l i d e n t i f i c a t i o n o f g a m m a - a m i n o b u t y r i c a c i d -c o n t a i n i n g n e u r o n e s i n t h e r a t b a s o l a t e r a l a m y g d a l a . N e u r o s c i e n c e L e t t e r s 5 3 , 2 0 3 - 2 0 7 .

M C D O N A L D , A . J . & P E A R S O N , J . C . ( 1 9 8 9 ) . C o e x i s t e n c e o f GABA a n d p e p t i d e i m m u n o r e a c t i v i t yi n n o n - p y r a m i d a l n e u r o n e s o f t h e b a s o l a t e r a l a m y g d a l a . N e u r o s c i e n c e L e t t e r s 1 0 0 , 5 3 - 5 8 .

M A D I S O N , D . V . & N I C O L L , R . A . ( 1 9 8 4 ) . C o n t r o l o f r e p e t i t i v e d i s c h a r g e o f r a t C A I p y r a m i d a l

n e u r o n e s i n v i t r o . J o u r n a l o f P h y s i o l o g y 3 5 4 , 3 1 9 - 3 3 1 .M A D I S O N , D . V . , L A N C A S T E R , B . & N I c O L L , R . A . ( 1 9 8 7 ) . V o l t a g e c l a m p a n a l y s i s o f c h o l i n e r g i ca c t i o n i n t h e h i p p o c a m p u s . J o u r n a l o f N e u r o s c i e n c e 7 , 7 3 3 - 7 4 1 .

M E S U L A M , M . M . , M U F S O N , E . J . , L E V E Y , A . I . & W A I N E R , B . H . ( 1 9 8 3 ) . C h o l i n e r g i c i n n e r v a t i o n o fc o r t e x b y t h e b a s a l f o r e b r a i n : c y t o c h e m i s t r y a n d c o r t i c a l c o n n e c t i o n s o f t h e s e p t a l a r e a , d i a g o n a l

b a n d n u c l e i , n u c l e u s b a s a l i s ( s u b s t a n t i a i n n o m i n a t a ) , a n d h y p o t h a l a m u s i n t h e r h e s u s m o n k e y .J o u r n a l o f C o m p a r a t i v e N e u r o l o g y 2 1 4 , 1 7 0 - 1 9 7 .

M I L L H O U S E , 0 . E . & D E O L M O S , J . ( 1 9 8 3 ) . N e u r o n a l c o n f i g u r a t i o n s i n l a t e r a l a n d b a s o l a t e r a la m y g d a l a . N e u r o s c i e n c e 1 0 , 1 2 6 9 - 1 3 0 0 .

M I S G E L D , U . , C A L A B R E S I , P . & D O D T , H . U . ( 1 9 8 6 ) . M u s c a r i n i c m o d u l a t i o n o f c a l c i u m - d e p e n d e n tp l a t e a u p o t e n t i a l s i n r a t n e o s t r i a t a l n e u r o n e s . P f i u g e r s A r c h i v 4 0 7 , 4 8 2 - 4 8 7 .

M I S G E L D , U . , M U L L E R , W. & P O L D E R , H . R . ( 1 9 8 9 ) . P o t e n t i a t i o n a n d s u p p r e s s i o n b y e s e r i n e o f

m u s c a r i n i c s y n a p t i c t r a n s m i s s i o n i n t h e g u i n e a - p i g h i p p o c a m p a l s l i c e . J o u r n a l o f P h y s i o l o g y 4 0 9 ,1 9 1 - 2 0 6 .

M o I s E s , H . C . & W A S H B U R N , M . S . ( 1 9 8 9 ) . P h a r m a c o l o g y o f i n h i b i t o r y r e s p o n s e s r e c o r d e d i nb a s o l a t e r a l a n d l a t e r a l a m y g d a l o i d n e u r o n e s i n v i t r o . S o c i e t y f o r N e u r o s c i e n c e A b s t r a c t s 1 5 , 5 2 5 .

M O R I T A , K . , N O R T H , R . A . & T O K I M A S A , T . ( 1 9 8 2 ) . M u s c a r i n i c p r e s y n a p t i c i n h i b i t i o n o f s y n a p t i ct r a n s m i s s i o n i n m y e n t e r i c p l e x u s o f g u i n e a - p i g i l e u m . J o u r n a l o f P h y s i o l o g y 3 3 3 , 1 4 1 - 1 4 9 .

M U L L E R , W. & M I S G E L D , U . ( 1 9 8 6 ) . S l o w c h o l i n e r g i c e x c i t a t i o n o f g u i n e a - p i g h i p p o c a m p a ln e u r o n e s i s m e d i a t e d b y two m u s c a r i n i c r e c e p t o r s u b t y p e s . N e u r o s c i e n c e L e t t e r s 6 7 , 1 0 7 - 1 1 2 .

N A G A I , T . , K I M U R A , H . , M A E D A , T . , M C G E E R , P . L . , P E N G , F . & M C G E E R , E . G . ( 1 9 8 2 ) . C h o l i n e r g i cp r o j e c t i o n s f r o m t h e b a s a l f o r e b r a i n o f r a t t o t h e a m y g d a l a . J o u r n a l o f N e u r o s c i e n c e 2 , 5 1 3 - 5 2 0 .

N I T E C K A , L . & B E N - A R I , Y . ( 1 9 8 7 ) . D i s t r i b u t i o n o f G A B A - l i k e i m m u n o r e a c t i v i t y i n t h e r a t

a m y g d a l o i d c o m p l e x . J o u r n a l o f C o m p a r a t i v e N e u r o l o g y 2 6 6 , 4 5 - 5 5 .

N I T E C K A , L . & F R O T S C H E R , M . ( 1 9 8 9 ) . O r g a n i z a t i o n a n d s y n a p t i c i n t e r c o n n e c t i o n s o f G A B A e r g i ca n d c h o l i n e r g i c e l e m e n t s i n t h e r a t a m y g d a l o i d n u c l e i : s i n g l e - a n d d o u b l e - i m m u n o l a b e l l i n gs t u d i e s . J o u r n a l o f C o m p a r a t i v e N e u r o l o g y 2 7 9 , 4 7 0 - 4 8 8 .

N O R T H , R . A . ( 1 9 8 9 ) . M u s c a r i n i c c h o l i n e r g i c r e c e p t o r r e g u l a t i o n o f i o n c h a n n e l s . I n T h e M u s c a r i n i c

R e c e p t o r s , e d . B R O W N , J . H . , p p . 3 4 1 - 3 7 3 . Humana P r e s s , C l i f t o n , N J , U S A .

N O R T H , R A . , S L A C K , B . E . & S U R P R E N A N T , A . ( 1 9 8 5 ) . M u s c a r i n i c M 1 a n d M 2 r e c e p t o r s m e d i a t e

d e p o l o r i z a t i o n a n d p r e s y n a p t i c i n h i b i t i o n i n g u i n e a - p i g m y e n t e r i c n e r v o u s s y s t e m . J o u r n a l o fP h y s i o l o g y 3 6 8 , 4 3 5 - 4 5 2 .

N O R T H , R . A . & T O K I M A S A , T . ( 1 9 8 3 ) . D e p r e s s i o n o f c a l c i u m - d e p e n d e n t p o t a s s i u m c o n d u c t a n c e o f

g u i n e a - p i g m y e n t e r i c n e u r o n e s b y m u s c a r i n i c a g o n i s t s . J o u r n a l o f P h y s i o l o g y 3 4 2 , 2 5 3 - 2 6 6 .

N O R T H , R . A . & T O K I M A S A , T . ( 1 9 8 4 ) . T h e t i m e c o u r s e o f m u s c a r i n i c d e p o l a r i z a t i o n o f g u i n e a - p i gm y e n t e r i c n e u r o n e s . B r i t i s h J o u r n a l o f P h a r m a c o l o g y 8 2 , 8 5 - 9 1 .

P A X I N O S , G . & W A T S O N , C . ( 1 9 8 6 ) . T h e R a t B r a i n i n S t e r e o t a x i c C o o r d i n a t e s . A c a d e m i c P r e s s ,S y d n e y .

P I T L E R , T . A . & A L G E R , B . E . ( 1 9 9 0 ) . A c t i v a t i o n o f t h e p h a r m a c o l o g i c a l l y d e f i n e d M 3 m u s c a r i n i c

r e c e p t o r d e p o l a r i z e s h i p p o c a m p a l p y r a m i d a l c e l l s . B r a i n R e s e a r c h 5 3 4 , 2 5 7 - 2 6 2 .

6 - 2

1 5 3







M. S . WASHBURN AND H. C . MOISES

S A R T E R . M . & MARKOWITSCH, H . J . ( 1 9 8 5 ) . T h e a m y g d a l a ' s r o l e i n human mnemonic p r o c e s s i n g .

C o r t e x 2 1 , 7 - 2 4 .

S A T O U , M . , M O R I , K . , T A Z A W A , Y . & T A K A G I , S . F . ( 1 9 8 3 ) . I n t e r n e u r o n e s m e d i a t i n g f a s tp o s t s y n a p t i c i n h i b i t i o n i n p y r i f o r m c o r t e x o f t h e r a b b i t . J o u r n a l o f N e u r o p h y s i o l o g y 5 0 , 8 9 - 1 0 1 .

S C H A R F M A N , H . E . & S C H W A R T Z K R O I N , P . A . ( 1 9 8 8 ) . E l e c t r o p h y s i o l o g y o f m o r p h o l o g i c a l l y

i d e n t i f i e d m o s s y c e l l s o f t h e d e n t a t e h i l u s r e c o r d e d i n g u i n e a p i g h i p p o c a m p a l s l i c e s . J o u r n a l o f

N e u r o s c i e n c e 8 , 3 8 1 2 - 3 8 2 1 .

S E G A L , M . ( 1 9 8 8 ) . S y n a p t i c a c t i v a t i o n o f a c h o l i n e r g i c r e c e p t o r i n r a t h i p p o c a m p u s . B r a i n R e s e a r c h

4 5 2 , 7 9 - 8 6 .

S T O R M , J . F . ( 1 9 8 9 ) . An a f t e r - h y p e r p o l a r i z a t i o n o f med i um d u r a t i o n i n r a t h i p p o c a m p a l p y r a m i d a l

c e l l s . J o u r n a l o f P h y s i o l o g y 4 0 9 , 1 7 1 - 1 9 0 .

V A L E N T I N O , R . J . & D I N G L E D I N E , R . ( 1 9 8 1 ) . P r e s y n a p t i c i n h i b i t o r y e f f e c t o f a c e t y l c h o l i n e i n t h e

h i p p o c a m p u s . J o u r n a l o f N e u r o s c i e n c e 1 , 7 8 4 - 7 9 2 .

WANKE, E . , F E R R O N I , A . , M A L G A R O L I , A . , A M B R O S I N I , A . , P O Z Z A N , T . & M E L D O L E S I , J . ( 1 9 8 7 ) .A c t i v a t i o n o f m u s c a r i n i c r e c e p t o r s e l e c t i v e l y i n h i b i t s a r a p i d l y i n a c t i v a t e d C a 2 + c u r r e n t i n r a t

s y m p a t h e t i c n e u r o n e s . P r o c e e d i n g s o f t h e N a t i o n a l A c a d e m y o f S c i e n c e s o f t h e USA 8 4 , 4 3 1 3 - 4 3 1 7 .

W A S H B U , R N , M . S . & M O I S E S , H . C . ( 1 9 8 9 ) . M u s c a r i n i c r e s p o n s e s o f b a s o l a t e r a l a m y g d a l o i d

n e u r o n e s r e c o r d e d i n v i t r o . S o c i e t y f o r N e u r o s c i e n c e A b s t r a c t s 1 5 , 1 9 3 .WASHBURN, M . S . & M O I S E S , H . C . ( 1 9 9 0 ) . M u s c a r i n i c r e s p o n s e s o f c e l l u l a r s u b t y p e s i n r a t

b a s o l a t e r a l a m y g d a l a i n v i t r o . S o c i e t y f o r N e u r o s c i e n c e A b s t r a c t s 1 6 , 6 2 .W I L L I A M S O N , A . & A L G E R , B . E . ( 1 9 9 0 ) . C h a r a c t e r i z a t i o n o f a n e a r l y AHP a f t e r a b r i e f t r a i n o f

a c t i o n p o t e n t i a l s i n r a t h i p p o c a m p a l n e u r o n s i n v i t r o . J o u r n a l o f N e u r o p h y s i o l o g y 6 3 , 7 2 - 8 1 .

WOMBLE, M . D . & M O I S E S , H . C . ( 1 9 9 0 ) . V o l t a g e - c l a m p a n a l y s i s o f m u s c a r i n i c c h o l i n e r g i c a c t i o n s

i n r a t b a s o l a t e r a l a m y g d a l o i d n e u r o n e s r e c o r d e d i n v i t r o . S o c i e t y f o r N e u r o s c i e n c e A b s t r a c t s 1 6 ,1 0 5 5 .

W O O L F , N . J . & B U T C H E R , L . L . ( 1 9 8 2 ) . C h o l i n e r g i c p r o j e c t i o n s t o t h e b a s o l a t e r a l a m y g d a l a : a

c o m b i n e d E v a n s B l u e a n d a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e a n a l y s i s . B r a i n R e s e a r c h B u l l e t i n 8 , 7 5 1 - 7 6 3 .

1 5 4

mark s. washburn and hylan c. moises- muscarinic responses of rat basolateral amygdaloid neurons...

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