Les entrées des projections de dLGN et FB des aires corticales à L1 du V1 de la souris sont discontinues. Elles correspondent à un motif d'expression M2AChR. Ce motif est aussi observé chez le rat et le singe. Les neurones en L2/3 alignés avec les zones M2+ ont une grande acuité spatiale, tandis que dans les zones M2- ont une grande acuité temporelle. Ensemble, les zones M2 + et M2- forment des domaines constants. Ils codent des sous-régions du RF, de sorte que plusieurs domaines contribuent à l'image d'un point du champ visuel.En utilisant des traceurs rétrogrades, nous montrons un principe d'organisation générale fondée sur une règle de la distance exponentielle (EDR) et la géométrie corticale. Nous trouvons des invariants de réseau, mais aussi des différences significatives, telles que des connexions de longue distance beaucoup plus faibles chez le macaque. Une EDR est aussi présente à l'échelle locale, à moins de 1,5 mm, ce qui indique qu'elle pourrait être une propriété universellement applicable à toutes les échelles et chez toutes les mammifères.41 injections avec des traceurs rétrogrades ont été faites dans 22 des 45 régions du néocortex de la souris. Nous avons aplati le cortex et utilisé des critères histologiques et génétiques pour la répartition des neurones marqués dans les aires corticales. Pour chaque connexion, un poids a été déterminé. La cohérence entre les animaux est influencée par le poids moyen et la taille de l'injection. La distribution lognormale des connexions à une aire corticale couvre 5 ordres de grandeur et constitue un profil de connectivité qui est caractéristique de chaque aire. La matrice cortico-corticale présente une densité de 96% / We find that inputs to the non-columnar mouse V1 from the dLGN and FB projections from cortical areas to L1 are patchy. The patches are matched to a pattern of M2AChR expression at ?xed locations of mouse, rat, and monkey V1. Neurons in L2/3 aligned with M2-rich patches have high spatial acuity, whereas cells in M2-poor zones have high temporal acuity. Together M2+ and M2-zones form constant-size domains that are repeated across V1. Domains map subregions of the RF, such that multiple copies are contained within the point image. Using tract tracing data from macaque and mouse, we show a general organizational principle based on an exponential distance rule (EDR) and cortical geometry. We find network invariants between mouse and macaque, but also significant differences, such as fractionally smaller and much weaker long distance connections in the macaque than in mouse. An EDR holds at local scales as well (within 1.5 mm), indicating that it might be a universally valid property across all scales and across the mammalian class.41 injections with retrograde tracers were made in 22 of the 40 areas of the mouse neocortex. Flat mounts of the cortex complete with comprehensive histological and genetic criteria enabled allocation of counts of labeled neurons to individual cortical areas. A weight was determined for each connection. Consistency across animals was systematically influenced by mean weight and injection size. The lognormal distribution of connections to a cortical area spanned 5 orders of magnitude and constituted a connectivity profile that was highly characteristic for each area. The resulting matrix showed that 96% of connections that can exist do exist

Das deklarative Gedächtnis beruht auf Wechselwirkungen zwischen dem medialen Temporallappens (MTL) und Neokortex. Aufgrund der verteilten Natur neokortikaler Netzwerke bleiben zelluläre Ziele und Mechanismen der Gedächtnisbildung im Neokortex jedoch schwer fassbar. Im sechsschichtigen Säugetier-Neokortex konvergieren die Top-Down-Inputs auf Schicht 1 (L1). Wir untersuchten, wie Top-Down-Inputs von MTL die neokortikale Aktivität während der Gedächtnisbildung modulieren. Wir haben zunächst ein Kortex- und Hippocampus-abhängiges Lernparadigma angepasst, in dem Tiere gelernt haben, direkte kortikale Mikrostimulation und Belohnung zu assoziieren. Neuronen in den tiefen Schichten des perirhinalen Kortex lieferten monosynaptische Eingaben in L1 des primären somatosensorischen Kortex (S1), wo die Mikrostimulation vorgestellt wurde. Die chemogenetische Unterdrückung der perirhinalen Inputs in L1 von S1 störte die Gedächtnisbildung, hatte jedoch keinen Einfluss auf die Leistung der Tiere nach abgeschlossenem Lernen. Dem Lernen folgte das Auftreten einer klaren Subpopulation von Pyramidenneuronen der Schicht 5 (L5), die durch hochfrequentes Burst-Feuern gekennzeichnet war und durch Blockieren der perirhinalen Inputs zu L1 reduziert werden konnte. Interessanterweise zeigte ein ähnlicher Anteil an apikalen Dendriten von L5-Pyramidenneuronen ebenfalls eine signifikant erhöhte Ca2+-Aktivität während des Gedächtnisabrufs bei Expertentieren. Wichtig ist, dass die Störung der dendritischen Ca2+-Aktivität das Lernen beeinträchtigte, was darauf hindeutet, dass apikale Dendriten von L5-Pyramidenneuronen eine entscheidende Rolle bei der Bildung des neokortikalen Gedächtnisses spielen. Wir schließen daraus, dass MTL-Eingaben das Lernen über einen perirhinalen vermittelten Gating-Prozess in L1 steuern, der sich in einer erhöhten dendritischen Ca2+-Aktivität und einem Burst-Firing in pyramidalen L5-Neuronen manifestiert. / Declarative memory relies on interactions between the medial temporal lobe (MTL) and neocortex. However, due the distributed nature of neocortical networks, cellular targets and mechanisms of memory formation in the neocortex remain elusive. In the six-layered mammalian neocortex, top-down inputs converge on its outermost layer, layer 1 (L1). We examined how layer-specific top-down inputs from MTL modulate neocortical activity during memory formation. We first adapted a cortical- and hippocampal-dependent learning paradigm, in which animals learned to associate direct cortical microstimulation and reward, and characterized the learning behavior of rats and mice. We next showed that neurons in the deep layers of the perirhinal cortex not only provide monosynaptic inputs to L1 of the primary somatosensory cortex (S1), where microstimulation was presented, but also actively reflect the behavioral outcome. Chemogenetic suppression of perirhinal inputs to L1 of S1 disrupted early memory formation but did not affect animals’ performance after learning. The learning was followed by an emergence of a distinct subpopulation of layer 5 (L5) pyramidal neurons characterized by high-frequency burst firing, which could be reduced by blocking perirhinal inputs to L1. Interestingly, a similar proportion of apical dendrites (~10%) of L5 pyramidal neurons also displayed significantly enhanced calcium (Ca2+) activity during memory retrieval in expert animals. Importantly, disrupting dendritic Ca2+ activity impaired learning, suggesting that apical dendrites of L5 pyramidal neurons have a critical role in neocortical memory formation. Taken together, these results suggest that MTL inputs control learning via a perirhinal-mediated gating process in L1, manifested by elevated dendritic Ca2+ activity and burst firing in L5 pyramidal neurons. The present study provides insights into cellular mechanisms of learning and memory representations in the neocortex.

No description available.