Paolo Calabresi et al- Muscarinic IPSPs in rat striatal cholinergic interneurones

8/3/2019 Paolo Calabresi et al- Muscarinic IPSPs in rat striatal cholinergic interneurones

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I t h a s l o n g b e e n k n o w n 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

t r a n s m i s s i o n i n t h e s t r i a t u m i s e s s e n t i a l f o r n o r m a l v o l u n t a r y

m o v e m e n t a n d , d e s p i t e t h e i r m a n y d r a w b a c k s , a n t i -

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

o f P a r k i n s o n ’ s d i s e a s e . T h e s t r i a t u m h a s a h i g h c o n t e n t o f

a c e t y l c h o l i n e ( A C h ) a n d m u s c a r i n i c r e c e p t o r s ( W e i n e r ,

L e v e y & B r a n n , 1 9 9 0 ; H e r s c h , G u t e k u n s t , R e e s , H e i l m a n &

L e v e y , 1 9 9 4 ; r e v i e w e d b y G r a y b i e l , 1 9 9 0 ; G r a y b i e l , A o s a k i ,

F l a h e r t y & K i m u r a , 1 9 9 4 ) ; i n d e e d , i t w a s t h e u n e v e n

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

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

c o m p a r t m e n t a l i z a t i o n ( G r a y b i e l , 1 9 9 0 ) . I n c o n t r a s t , t h e r e i s

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

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

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

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

a c i d a n d ã _ a m i n o b u t y r i c a c i d , r e s p e c t i v e l y ) ( D o d t & M i s g e l d ,

1 9 8 6 ; S u g i t a , U c h i m u r a , J i a n g & N o r t h , 1 9 9 1 ) . O n l y o n e

d i r e c t e f f e c t o f A C h h a s b e e n r e p o r t e d o n t h e m e m b r a n e

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

t h i s i s a n a l t e r e d v o l t a g e d e p e n d e n c e o f 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 ( A k i n s , S u r m e i e r & K i t a i , 1 9 9 0 ) .

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

t h a n 5 % o f a l l s t r i a t a l n e u r o n e s ( P h e l p s , H o u s e r & V a u g h n ,

1 9 8 5 ; G r a y b i e l , 1 9 9 0 ) a n d o n l y r e l a t i v e l y r e c e n t l y h a s i t

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

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

i n v i t r o ( K a w a g u c h i , 1 9 9 3 ; K a w a g u c h i , W i l s o n , A u g o o d &

E m s o n , 1 9 9 5 ) . T h e s e e x p e r i m e n t s h a v e d e s c r i b e d t h e

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

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

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

a l s o s h o w n t h a t e x o g e n o u s m u s c a r i n i c a g o n i s t s c a n i n h i b i t

v o l t a g e - d e p e n d e n t c a l c i u m c u r r e n t s ( Y a n & S u r m e i e r , 1 9 9 6 )

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

r e l e a s e o b s e r v e d e a r l i e r w i t h m u s c a r i n i c a g o n i s t s ( J a m e s &

C u b e d d u , 1 9 8 7 ) . H o w e v e r , t h o s e e x p e r i m e n t s a t t h e c e l l u l a r

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

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

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

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

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

c h o l i n e r g i c I P S P s o n t h e c h o l i n e r g i c i n t e r n e u r o n e s

t h e m s e l v e s .

J o u r n a l o f P h y s i o l o g y ( 1 9 9 8 ) , 5 1 0 . 2 , p p . 4 2 1 — 4 2 7

4 2 1

M u s c a r i n i c I P S P s i n r a t s t r i a t a l c h o l i n e r g i c i n t e r n e u r o n e s

P a o l o C a l a b r e s i * , D i e g o C e n t o n z e * , A n t o n i o P i s a n i * , G i u s e p p e S a n c e s a r i o * ,

R . A l a n N o r t h † a n d G i o r g i o B e r n a r d i * ‡

* C l i n i c a N e u r o l o g i c a , D i p a r t i m e n t o d i N e u r o s c i e n z e , U n i v e r s i t

`

a d i R o m a T o r V e r g a t a , V i a

d i T o r V e r g a t a 1 3 5 , 0 0 1 3 3 R o m e , I t a l y , † G e n e v a B i o m e d i c a l R e s e a r c h I n s t i t u t e , G l a x o

W e l l c o m e R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t , P l a n - l e s - O u a t e s , G e n e v a , 1 2 2 8 S w i t z e r l a n d a n d

‡ I s t i t u t o d i R i c e r c a e C u r a a C a r a t t e r e S c i e n t i f i c o , O s p e d a l e S a n t a L u c i a , v i a A r d e a t i n a ,

0 0 1 7 9 R o m e , I t a l y

( R e c e i v e d 8 J a n u a r y 1 9 9 8 ; a c c e p t e d a f t e r r e v i s i o n 2 7 M a r c h 1 9 9 8 )

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

2 . T h e f o r t y - n i n e n e u r o n e s s t u d i e d w e r e i m m u n o r e a c t i v e 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 a n d h a d

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

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

t h i r t y - f i v e n e u r o n e s . T h i s I P S P l a s t e d 0 · 5 — 1 s a n d r e v e r s e d p o l a r i t y a t a m e m b r a n e p o t e n t i a l

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

4 . T h e I P S P w a s r e v e r s i b l y b l o c k e d b y s c o p o l a m i n e a n d m e t h o c t r a m i n e , w h i c h h a s s o m e

s e l e c t i v i t y f o r t h e M µ s u b t y p e o f m u s c a r i n i c r e c e p t o r . I t w a s u n a f f e c t e d b y 6 - c y a n o - 7 -

n i t r o q u i n o x a l i n e - 2 , 3 - d i o n e ( 1 0 ì Ò ) , ª ¬ - 2 - a m i n o - p h o s p h o n o v a l e r i c a c i d ( 3 0 ì Ò ) a n d

b i c u c u l l i n e ( 3 0 ì Ò ) .

5 . E x o g e n o u s a c e t y l c h o l i n e a n d m u s c a r i n e a l s o h y p e r p o l a r i z e d t h e n e u r o n e s , a n d t h i s w a s

b l o c k e d b y m e t h o c t r a m i n e b u t n o t b y p i r e n z e p i n e , w h i c h i s a n M 1

r e c e p t o r - s e l e c t i v e

a n t a g o n i s t .

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

I P S P m a y m e d i a t e a n ‘ a u t o i n h i b i t i o n ’ o f s t r i a t a l c h o l i n e r g i c n e u r o n e a c t i v i t y .

7 7 8 3

K e y w o r d s : A c e t y l c h o l i n e , B a s a l g a n g l i a , P a r k i n s o n ’ s d i s e a s e

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

http://jp.physoc.org/





M E T H O D S

W i s t a r r a t s w e r e u s e d ( 1 5 0 — 2 5 0 g ) , a s d e s c r i b e d p r e v i o u s l y

( C a l a b r e s i e t a l . 1 9 9 7 ) . T h e y w e r e d e e p l y a n a e s t h e t i z e d w i t h

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

c h e s t a n d t h e b r a i n s q u i c k l y r e m o v e d . C o r t i c o s t r i a t a l c o r o n a l s l i c e s

( 2 0 0 — 3 0 0 ì m ) w e r e p r e p a r e d f r o m t i s s u e b l o c k s o f t h e b r a i n w i t h a

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

K r e b s s o l u t i o n ( 3 5 ° C , 2 — 3 m l m i n ¢ ) g a s s e d w i t h 9 5 % O µ — 5 % C O µ .

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

a p p l i e d , t o o k 9 0 s . T h e c o m p o s i t i o n o f t h e c o n t r o l s o l u t i o n w a s

( m Ò ) : 1 2 6 N a C l , 2 · 5 K C l , 1 · 2 M g C l µ , 1 · 2 N a H µ P O Ú , 2 · 4 C a C l µ , 1 1

g l u c o s e a n d 2 5 N a H C O × . I n s o m e e x p e r i m e n t s , t h e s l i c e s u r f a c e w a s

v i s u a l i z e d w i t h a ² 4 0 w a t e r i m m e r s i o n o b j e c t i v e , a n d t h e l a r g e r

s t r i a t a l c e l l s w e r e s e l e c t e d . 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 m a d e w i t h

g l a s s m i c r o e l e c t r o d e s c o n t a i n i n g K C l ( 1 o r 2 Ò ) u s u a l l y w i t h

b i o c y t i n ( 2 — 4 % ) ( r e s i s t a n c e , 3 0 — 6 0 M Ù ) . A n A x o c l a m p - 2 A

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

v o l t a g e - c l a m p m o d e ( s w i t c h i n g f r e q u e n c y 3 k H z w i t h h e a d s t a g e

v o l t a g e m o n i t o r i n g ) . E l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n w a s w i t h b i p o l a r

e l e c t r o d e s ( 1 0 0 ì s p u l s e s ) w i t h t i p s 3 0 0 — 6 0 0 ì m f r o m t h a t o f t h e

r e c o r d i n g e l e c t r o d e .

A f t e r r e c o r d i n g , s l i c e s w e r e f i x e d i n 4 % p a r a f o r m a l d e h y d e i n 0 · 1 Ò

p h o s p h a t e b u f f e r e d s a l i n e ( P B S ) o v e r n i g h t a t 4 ° C , i n c u b a t e d i n

P B S c o n t a i n i n g s u c r o s e ( 3 0 % ) f o r 3 h , f r o z e n a n d c r y o s t a t s e c t i o n e d

a t 4 0 ì m , a n d t h e n i n c u b a t e d o v e r n i g h t i n f l u o r e s c e i n i s o t h i o -

c y a n a t e c o n j u g a t e d t o a v i d i n ( d i l u t e d 1 : 2 0 0 i n P B S c o n t a i n i n g

0 · 1 % T r i t o n X - 1 0 0 ) . W a s h e d a n d g l y c e r o l - m o u n t e d s e c t i o n s w e r e

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

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

c h o l i n e a c e t y l t r a n s f e r a s e m o n o c l o n a l a n t i b o d y ( B o e h r i n g e r ; 1 : 2 5 0

i n P B S c o n t a i n i n g 1 0 % n o r m a l g o a t s e r u m a n d 2 % b o v i n e s e r u m

a l b u m i n ) f o r 3 h . I m m u n o r e a c t i v i t y w a s d e t e c t e d a f t e r e x p o s u r e t o

g o a t a n t i - r a b b i t I g G ( S i g m a ; 1 : 5 0 ) c o n j u g a t e d t o t e t r a m e t h y l -

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

i s o t h i o c y a n a t e ( 1 : 2 0 0 ) f o r 2 h . A f t e r w a s h i n g , t h e s e c t i o n s w e r e

m o u n t e d o n s l i d e s w i t h g l y c e r o l i n P B S ( 1 : 3 ) . W i t h a p p r o p r i a t e

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

p o s i t i v e c e l l s i n y e l l o w — g r e e n .

R E S U L T S

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

m o r p h o l o g i c a l , h i s t o c h e m i c a l a n d 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 . T h e y c o m p r i s e d 2 1 o f 4 2 7 c e l l s w h e n e l e c t r o d e s

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

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

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 , a f u r t h e r t w e n t y - e i g h t

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

f e a t u r e s o f t h e s e n e u r o n e s ( K a w a g u c h i , W i l s o n & E m s o n ,

1 9 8 9 ; W i l s o n , C h a n g & K i t a i , 1 9 9 0 ; J i a n g & N o r t h , 1 9 9 1 ;

K a w a g u c h i , 1 9 9 3 ; K a w a g u c h i e t a l . 1 9 9 5 ; C a l a b r e s i , P i s a n i ,

M e r c u r i & B e r n a r d i , 1 9 9 6 ; C a l a b r e s i e t a l . 1 9 9 7 ) w e r e ( i )

e x p r e s s 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 m m u n o r e a c t i v i t y

( F i g . 1 ) ; ( i i ) l a r g e s o m a t a ( 2 5 — 5 5 ì m ) w i t h t h r e e t o f i v e

p r i m a r y d e n d r i t e s b e a r i n g n o s p i n e s ( F i g . 1 ) ; ( i i i ) l o w

r e s t i n g m e m b r a n e p o t e n t i a l ( − 6 0 ± 3 m V , n = 4 9 c e l l s ; t h i s

a n d o t h e r v a l u e s a r e m e a n s ± s t a n d a r d e r r o r o f m e a n ) a n d

h i g h i n p u t r e s i s t a n c e ( 1 9 5 ± 5 5 M Ù , n = 4 5 ) c o m p a r e d w i t h

o t h e r s t r i a t a l n e u r o n e s ; ( i v ) m a r k e 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 ( v ) p r o m i n e n t c a e s i u m -

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

i n d i c a t e o f t h e c a t i o n c u r r e n t I h . A l l f o r t y - n i n e n e u r o n e s

s h o w i n g t h e 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 s t i c s t y p i c a l o f

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

I n t r a s t r i a t a l e l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n e v o k e d e x c i t a t o r y

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

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

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

6 _ c y a n o - 7 - n i t r o q u i n o x a l i n e - 2 , 3 - d i o n e ( C N Q X , 1 0 ì Ò ) , ª ¬ - 2 -

a m i n o - p h o s p h o n o v a l e r i c a c i d ( A P V , 3 0 ì Ò ) a n d b i c u c u l l i n e

( 3 0 ì Ò ) ( F i g . 2 A ) ( K a w a g u c h i e t a l . 1 9 8 9 ; W i l s o n e t a l . 1 9 9 0 ;

J i a n g & N o r t h , 1 9 9 1 ; C a l a b r e s i e t a l . 1 9 9 7 ) . I n t h i r t y - f i v e o f

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

( F i g . 2 A ) . A t − 6 0 m V , t h i s r a n g e d f r o m 2 t o 1 6 m V i n

a m p l i t u d e a n d f r o m 4 5 0 t o 8 0 0 m s i n d u r a t i o n d e p e n d i n g o n

t h e s t r e n g t h o f t h e s t i m u l u s . I n g e n e r a l , t h e s a m e s t i m u l u s

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

u s e d t o e v o k e t h e I P S P ; i t i s p o s s i b l e t h a t a g r e a t e r

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

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

s i t e w a s f o u n d . T h e I P S P r e s u l t e d f r o m a n i n c r e a s e i n

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

p o l a r i t y a t − 1 0 5 ± 2 m V ( n = 5 ) , − 9 0 ± 4 m V ( n = 3 ) a n d

− 7 5 ± 4 m V ( n = 3 ) i n 2 · 5 , 5 a n d 7 · 5 m Ò e x t r a c e l l u l a r

p o t a s s i u m ( F i g . 2 B a n d D ) , r e s p e c t i v e l y ; t h e s e v a l u e s a g r e e

w e l l w i t h t h o s e e x p e c t e d f r o m t h e N e r n s t e q u a t i o n . I P S P s

w e r e r e v e r s i b l y b l o c k e d b y 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

b a r i u m ( 5 0 0 ì Ò , n = 3 ) ( F i g . 2 C ) .

T h e I P S P w a s c o m p l e t e l y b l o c k e d b y t e t r o d o t o x i n ( F i g . 2 C ) ,

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

s a c l o f e n ( 5 0 0 ì Ò , n = 4 ) o r b y t h e D µ d o p a m i n e r e c e p t o r

a n t a g o n i s t ¬ _ s u l p i r i d e ( 3 ì Ò , n = 3 ) ( F i g . 2 C ) . T h e I P S P

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

a n t a g o n i s t s s c o p o l a m i n e ( 1 ì Ò , n = 9 ) a n d m e t h o c t r a m i n e

( 2 0 0 n Ò , n = 4 ) , w h i c h h a s s o m e s e l e c t i v i t y f o r M µ r e c e p t o r s

( F i g . 2 C ) ; h o w e v e r , p i r e n z e p i n e ( 1 0 0 n Ò , n = 4 ) , w h i c h a t

t h i s c o n c e n t r a t i o n w o u l d b l o c k M 1

r e c e p t o r s , h a d n o e f f e c t

( F i g . 2 C ) . T h e s e e x p e r i m e n t s i n d i c a t e t h a t i n t r a s t r i a t a l

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

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

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

d e n d r i t i c r e g i o n .

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

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

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

p o l a r i z a t i o n ( F i g . 3 A ) o r a n o u t w a r d c u r r e n t ( F i g . 3 C ) i n

c e l l s v o l t a g e c l a m p e d a t − 6 0 m V . T h i s w a s c o n c e n t r a t i o n

d e p e n d e n t ( 3 ì Ò : 3 ± 1 m V ( n = 4 ) ; 1 0 ì Ò : 8 ± 2 m V ( n = 6 )

a n d 5 5 ± 1 0 p A ( n = 4 ) ; 3 0 ì Ò : 1 0 ± 2 m V ( n = 4 ) o r

7 6 ± 1 5 p A ( n = 3 ) ) , u n a f f e c t e d b y t e t r o d o t o x i n ( 1 ì Ò ,

P . C a l a b r e s i a n d o t h e r s

J . P h y s i o l . 5 1 0 . 2

4 2 2







n = 3 ) a n d r e v e r s e d p o l a r i t y a t − 1 0 6 ± 3 · 5 m V ( n = 3 ;

2 · 5 m Ò p o t a s s i u m ) ( F i g . 3 F ) . T h e s e e f f e c t s o f m u s c a r i n e w e r e

m i m i c k e d b y o x o t r e m o r i n e ( 1 0 0 — 5 0 0 n Ò , n = 5 ) ( F i g . 3 B a )

b u t n o t b y t h e M 1 r e c e p t o r a g o n i s t 4 - ( m - c h l o r o p h e n y l -

c a r b a m o y l o x y ) - 2 - b u t y n y l t r i m e t h y l a m m o n i u m ( M c N - A -

3 4 3 ; 1 — 1 0 ì Ò , n = 4 ) ( F i g . 3 B b ) , a n d t h e y w e r e b l o c k e d b y

m e t h o c t r a m i n e ( 1 0 0 — 3 0 0 n Ò , n = 5 ) ( F i g . 3 E b ) b u t n o t b y

p i r e n z e p i n e ( 1 0 0 n Ò , n = 6 ) ( F i g . 3 E a ) . T h e a c e t y l c h o l i n e

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

d e p e n d e n t h y p e r p o l a r i z a t i o n ( 1 ì Ò : 3 ± 1 m V ( n = 4 ) ;

M u s c a r i n i c I P S P s i n c e n t r a l n e u r o n e s

J . P h y s i o l . 5 1 0 . 2

4 2 3

F i g u r e 1 . I d e n t i f i c a t i o n o f c h o l i n e r g i c i n t e r n e u r o n e s

a f t e r i n t r a c e l l u l a r r e c o r d i n g

A , t h e c e l l w a s i n j e c t e d w i t h b i o c y t i n a n d v i s u a l i z e d b y

f l u o r e s c e i n i s o t h i o c y a n a t e - c o n j u g a t e d a v i d i n . N o t e t h e

l a r g e b o d y a n d t h e r o u n d i s h u n s t a i n e d n u c l e u s . B , 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 m m u n o r e a c t i v i t y v i s u a l i z e d b y t e t r a -

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

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

a v i d i n — b i o t i n — p e r o x i d a s e c o m p l e x a n d d i a m i n o b e n z i d i n e .

T h e t h r e e p h o t o m i c r o g r a p h s s h o w t h e s a m e c e l l . N o t e t h e

b e a d e d a s p i n o u s d e n d r i t e s . S c a l e b a r , 2 5 ì m .







3 ì Ò : 6 ± 2 m V ( n = 4 ) ; 1 0 ì Ò : 9 ± 3 m V ( n = 3 ) ) w h i c h

w a s r e v e r s e d b y s c o p o l a m i n e ( 1 ì Ò , n = 3 ) ( F i g . 3 D ) a n d

m e t h o c t r a m i n e ( 3 0 0 n Ò , n = 3 ) , b u t n o t b y p i r e n z e p i n e

( 1 0 0 n Ò , n = 3 ) . T o g e t h e r , t h e s e e x p e r i m e n t s s u g g e s t t h a t

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

t h a t i t s c o n c e n t r a t i o n r i s e s s u f f i c i e n t l y t o a c t i v a t e t h e

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

D I S C U S S I O N

T h i s i s t h e f i r s t r e p o r t o f a m u s c a r i n i c I P S P i n t h e b r a i n ,

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

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

n e u r o n e s ( E g a n & N o r t h , 1 9 8 6 ; r e v i e w e d b y N o r t h , 1 9 8 9 a ) .

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

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


J . P h y s i o l . 5 1 0 . 2

4 2 4

F i g u r e 2 . C h o l i n e r g i c I P S P s i n s t r i a t a l i n t e r n e u r o n e s

A , a s i n g l e p u l s e s t i m u l u s ( a r r o w s ) e v o k e d a f a s t 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 f o l l o w e d b y a s l o w e r h y p e r -

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 ( I P S P ) . T h e d e p o l a r i z a t i o n w a s b l o c k e d b y 6 - c y a n o - 7 - n i t r o q u i n o x a l i n e - 2 , 3 -

d i o n e ( C N Q X , 1 0 ì Ò ) , ª ¬ - 2 - a m i n o - p h o s p h o n o v a l e r i c a c i d ( A P V , 5 0 ì Ò ) a n d b i c u c u l l i n e ( B i c , 3 0 ì Ò )

( 5 m i n ) . T h e I P S P w a s b l o c k e d b y f u r t h e r a d d i t i o n o f s c o p o l a m i n e ( 1 ì Ò ) f o r 5 m i n , a n d t h i s r e v e r s e d a f t e r

w a s h i n g ( 8 0 m i n ) . R e s t i n g p o t e n t i a l , − 6 0 m V . B ,

t h e I P S P r e v e r s e d p o l a r i t y a t a b o u t − 1 0 5 m V . T h e

m e m b r a n e p o t e n t i a l w a s s e t t o t h e v a l u e i n d i c a t e d b e s i d e e a c h t r a c e ( m V ) p r i o r t o e l i c i t i n g t h e I P S P w i t h a

s i n g l e p u l s e s t i m u l u s ( a r r o w s ) . C , s u m m a r y o f p h a r m a c o l o g i c a l e x p e r i m e n t s o n I P S P s . C o n c e n t r a t i o n s w e r e

t e t r o d o t o x i n ( T T X ) , 1 ì Ò ; s a c l o f e n , 5 0 0 ì Ò ; s u l p i r i d e , 3 ì Ò ; s c o p o l a m i n e , 1 ì Ò ; p i r e n z e p i n e , 1 0 0 n Ò ;

m e t h o c t r a m i n e , 2 0 0 n Ò ; a n d b a r i u m , 5 0 0 ì Ò ; n > 3 i n e a c h c a s e . D , t h e g r a p h s h o w s t h e r e l a t i o n s h i p o f

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

B ) .







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

r e s p o n s e t o v a g u s n e r v e s t i m u l a t i o n ( r e v i e w e d b y N o r t h ,

1 9 8 9 a , b ) . T h e c o n d u c t a n c e a c t i v a t e d b y t h e r e l e a s e d

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

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

( E K

) w h e n n o r m a l 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 s

a r e u s e d , a s h a s b e e n g e n e r a l l y d e s c r i b e d ( H a r t z e l l , K u f f l e r ,

S t i c k g o l d & Y o s h i k a m i , 1 9 7 7 ; D o d d & H o r n , 1 9 8 2 ; E g a n &

N o r t h , 1 9 8 6 ) . T h e p h a r m a c o l o g i c a l i d e n t i f i c a t i o n o f t h e

r e c e p t o r t h r o u g h w h i c h A C h h y p e r p o l a r i z e s s t r i a t a l


J . P h y s i o l . 5 1 0 . 2

4 2 5

F i g u r e 3 . E f f e c t s o f e x o g e n o u s m u s c a r i n i c a g o n i s t s a n d a n t a g o n i s t s o n i d e n t i f i e d c h o l i n e r g i c

n e u r o n e s

A , m u s c a r i n e ( 1 0 ì Ò ) h y p e r p o l a r i z e d a s t r i a t a l c h o l i n e r g i c i n t e r n e u r o n e a n d i n h i b i t e d a c t i o n p o t e n t i a l

f i r i n g . R e s t i n g l e v e l i s − 5 5 m V ( d a s h e d l i n e ) ; f u l l a c t i o n p o t e n t i a l h e i g h t n o t c a p t u r e d b y p e n r e c o r d e r .

B , o x o t r e m o r i n e ( 3 0 0 n Ò ) m i m i c k e d t h e a c t i o n o f m u s c a r i n e ( a ) b u t M c N - A 3 4 3 ( 1 0 ì Ò ) d i d n o t ( b ) . H o l d i n g

p o t e n t i a l , − 6 0 m V . C , i n a v o l t a g e - c l a m p e x p e r i m e n t m u s c a r i n e ( 1 0 ì Ò ) i n d u c e d a n o u t w a r d c u r r e n t a n d

i n c r e a s e d m e m b r a n e c o n d u c t a n c e . H o l d i n g p o t e n t i a l , − 6 0 m V . D o w n w a r d d e f l e c t i o n s w e r e i n d u c e d b y

n e g a t i v e v o l t a g e s t e p s ( 5 m V , 3 s ) . D , n e o s t i g m i n e ( 3 ì Ò ) h y p e r p o l a r i z e d a c h o l i n e r g i c i n t e r n e u r o n 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 b y s c o p o l a m i n e ( 1 ì Ò ) . E , t h e h y p e r p o l a r i z a t i o n i n d u c e d b y m u s c a r i n e ( 1 0 ì Ò ) w a s

u n a f f e c t e d b y p i r e n z e p i n e ( 1 0 0 n Ò ) ( a ) b u t b l o c k e d b y m e t h o c t r a m i n e ( 3 0 0 n Ò ) ( b ) . H o l d i n g p o t e n t i a l ,

− 6 0 m V ; s a m e c e l l a s A . D o w n w a r d d e f l e c t i o n s i n B , D a n d E a r e h y p e r p o l a r i z i n g e l e c t r o t o n i c p o t e n t i a l s

e v o k e d b y r e c t a n g u l a r c u r r e n t p u l s e s ( 2 0 0 p A , 3 s ) ; t h e i r d e c l i n e a f t e r t h e i n i t i a l p e a k r e f l e c t s t h e

p r o m i n e n t I h i n t h e s e c e l l s . F , c u r r e n t — v o l t a g e r e l a t i o n s h i p o f a c h o l i n e r g i c n e u r o n e b e f o r e ( 0 ) a n d d u r i n g

3 0 ì Ò m u s c a r i n e ( 1

) . T h e v a l u e s w e r e c a l c u l a t e d b y m e a s u r i n g t h e s t e a d y - s t a t e c u r r e n t g e n e r a t e d b y 3 s

v o l t a g e s t e p s o f p r o g r e s s i v e l y i n c r e a s i n g a m p l i t u d e . H o l d i n g p o t e n t i a l , − 6 0 m V .







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

m e t h o c t r a m i n e a s a n a n t a g o n i s t ( C a u l f i e l d , 1 9 9 3 ) ; t h i s

m i g h t b e M µ o r M Ú , a n d i s c o n s i s t e n t w i t h t h e p r e d o m i n a n t

e x p r e s s i o n o f m R N A a n d p r o t e i n f o r b o t h t h e s e r e c e p t o r s i n

p r e s u m e d i n t e r n e u r o n e s ( W e i n e r e t a l . 1 9 9 0 ; H e r s c h e t a l .

1 9 9 4 ) .

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

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

n o r a d r e n a l i n e - a n d 5 - h y d r o x y t y p t a m i n e - c o n t a i n i n g

n e u r o n e s o f t h e b r a i n ( r e v i e w e d b y N o r t h , 1 9 8 9 b ) , t h u s

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

i n h i b i t i o n c a n b e e x t e n d e d a l s o t o c e n t r a l c h o l i n e r g i c

n e u r o n e s . I n t h o s e c a s e s , a s f o r t h e a c t i o n o f m u s c a r i n e i n

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

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

N o r t h , 1 9 8 9 a ) , s u g g e s t i n g t h a t t h i s m e c h a n i s m o f s y n a p t i c

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

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

5 - h y d r o x y t r y p t a m i n e o r ã _ a m i n o b u t y r i c a c i d ( a c t i n g a t

G A B A B

r e c e p t o r s ) ( N o r t h , 1 9 8 9 a ) .

I t i s t h o u g h t t h a t c h o l i n e r g i c i n t e r n e u r o n e s i n t e g r a t e

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

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

n i g r a ( K a w a g u c h i e t a l . 1 9 9 5 ; C a l a b r e s i e t a l . 1 9 9 6 ) . T h e

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

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

d o t h e p r o j e c t i n g n e u r o n e s ( G r a y b i e l , 1 9 9 0 ; W i l s o n e t a l .

1 9 9 0 ; Y a n & S u r m e i e r , 1 9 9 6 ) . T h e s e f e a t u r e s h a v e s u g g e s t e d

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

f u n c t i o n a s a s s o c i a t i v e i n t e r n e u r o n e s ( K a w a g u c h i e t a l .

1 9 9 5 ) . T o n i c a l l y a c t i v e s t r i a t a l n e u r o n e s r e c o r d e d i n

p r i m a t e s h a 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 w h i c h c l o s e l y

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

( G r a y b i e l e t a l . 1 9 9 4 ) ; t h e y r e s p o n d i n a t e m p o r a l l y

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

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

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

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

( A k i n s e t a l . 1 9 9 0 ; S u g i t a e t a l . 1 9 9 1 ; H o w e & S u r m e i e r ,

1 9 9 5 ) . I n a d d i t i o n , t h e c h o l i n e r g i c a u t o - i n h i b i t i o n b r o u g h t

a b o u t b y t h e 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 d e s c r i b e d h e r e i s

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

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

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

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

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

s e l e c t i v e f o r M µ r e c e p t o r s m i g h t l i m i t t h e r e l e a s e o f

e n d o g e n o u s A C h n o t o n l y b y c a l c i u m c u r r e n t i n h i b i t i o n ( Y a n

& S u r m e i e r , 1 9 9 6 ) b u t a l s o b y d i r e c t h y p e r p o l a r i z a t i o n o f

c h o l i n e r g i c i n t e r n e u r o n e s .

A k i n s , P . T . , S u r m e i e r , D . J . & K i t a i , S . T . ( 1 9 9 0 ) . M u s c a r i n c

m o d u l a t i o n o f a t r a n s i e n t K ¤ c o n d u c t a n c e i n r a t n e o s t r i a t a l n e u r o n s .

N a t u r e 3 4 4 , 2 4 0 — 2 4 2 .

C a l a b r e s i , P . , A s c o n e , C . M . , C e n t o n z e , D . , P i s a n i , A . ,

S a n c e s a r i o , G . , D ’ A n g e l o , V . & B e r n a r d i , G . ( 1 9 9 7 ) . O p p o s i t e

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

s t r i a t a l s p i n y n e u r o n s a n d i n l a r g e a s p i n y i n t e r n e u r o n s . J o u r n a l o f

N e u r o s c i e n c e 1 7 , 1 9 4 0 — 1 9 4 9 .

C a l a b r e s i , P . , P i s a n i , A . , M e r c u r i , N . B . & B e r n a r d i , G . ( 1 9 9 6 ) .

T h e c o r t i c o s t r i a t a l p r o j e c t i o n : f r o m s y n a p t i c p l a s t i c i t y t o

d y s f u n c t i o n s o f t h e b a s a l g a n g l i a . T r e n d s i n N e u r o s c i e n c e s 1 9 ,

1 9 — 2 4 .

C a u l f i e l d , M . P . ( 1 9 9 3 ) . M u s c a r i n i c r e c e p t o r s : c h a r a c t e r i z a t i o n ,

c o u p l i n g a n d f u n c t i o n . P h a r m a c o l o g y a n d T h e r a p e u t i c s 5 8 ,

3 1 9 — 3 7 9 .

D o d d , J . & H o r n , J . P . ( 1 9 8 2 ) . M u s c a r i n i c i n h i b t i o n o f s y m p a t h e t i c

C n e u r o n e s i n t h e b u l l f r o g . J o u r n a l o f P h y s i o l o g y 3 3 4 , 2 7 1 — 2 9 1 .

D o d t , H . U . & M i s g e l d , U . ( 1 9 8 6 ) . M 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 3 8 0 , 5 9 3 — 6 0 8 .

E g a n , T . M . & N o r t h , R . A . ( 1 9 8 6 ) . A c e t y l c h o l i n e h y p e r p o l a r i z e s

c e n t r a l n e u r o n e s b y a c t i n g o n a n M µ m u s c a r i n i c r e c e p t o r . N a t u r e

3 1 9 , 4 0 5 — 4 0 7 .

G r a y b i e l , A . M . ( 1 9 9 0 ) . N e u r o t r a n s m i t t e r s a n d n e u r o m o d u l a t o r s i n

t h e b a s a l g a n g l i a . T r e n d s i n N e u r o s c i e n c e s 1 3 , 2 4 4 — 2 5 4 .

G r a y b i e l , A . M . , A o s a k i , T . , F l a h e r t y , A . & K i m u r a , M . ( 1 9 9 4 ) .

T h e b a s a l g a n g l i a a n d a d a p t i v e m o t o r c o n t r o l . S c i e n c e 2 6 5 ,

1 8 2 6 — 1 8 3 1 .

H a r t z e l l , H . C . , K u f f l e r , S . W . , S t i c k g o l d , R . & Y o s h i k a m i , D .

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

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

i n d i v i d u a l a m p h i b i a n p a r a 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 2 7 1 , 8 1 7 — 8 4 6 .

H e r s c h , S . M . , G u t e k u n s t , C . A . , R e e s , H . D . , H e i l m a n , C . J . &

L e v e y , A . I . ( 1 9 9 4 ) . D i s t r i b u t i o n o f m 1 — m 4 m u s c a r i n i c r e c e p t o r

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

N e u r o s c i e n c e 1 4 , 3 3 5 1 — 3 3 6 3 .

H o w e , A . R . & S u r m e i e r , D . J . ( 1 9 9 5 ) . M u s c a r i n i c r e c e p t o r s

m o d u l a t e N - , P - , a n d L - t y p e C a ¥ c u r r e n t s i n r a t s t r i a t a l n e u r o n s

t h r o u g h p a r a l l e l p a t h w a y s . J o u r n a l o f N e u r o s c i e n c e 1 5 , 4 5 8 — 4 6 9 .

J a m e s , M . K . & C u b e d d u , L . X . ( 1 9 8 7 ) . P h a r m a c o l o g i c a l

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

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

T h e r a p e u t i c s 2 4 0 , 2 0 3 — 2 1 5 .

J i a n g , Z . G . & N o r t h , R . A . ( 1 9 9 1 ) . M e m b r a n e p r o p e r t i e s a n d

s y n a p t i c r e s p o n s e s o f r a t s t r i a t 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 4 4 3 , 5 3 3 — 5 5 3 .

K a w a g u c h i , Y . ( 1 9 9 3 ) . P h y s i o l o g i c a l , m o r p h o l o g i c a l , a n d

h i s t o c h e m i c a l c h a r a c t e r i z a t i o n o f t h r e e c l a s s e s o f i n t e r n e u r o n s i n r a t

n e o s t r i a t u m . J o u r n a l o f N e u r o s c i e n c e 1 3 , 4 9 0 8 — 4 9 2 3 .

K a w a g u c h i , Y . , W i l s o n , C . J . , A u g o o d , S . J . & E m s o n , P . C . ( 1 9 9 5 ) .

S t r i a t a l i n t e r n e u r o n e s : c h e m i c a l , p h y s i o l o g i c a l a n d 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 . T r e n d s i n N e u r o s c i e n c e s 1 8 , 5 2 7 — 5 3 5 .

K a w a g u c h i , Y . , W i l s o n , C . J . & E m s o n , P . C . ( 1 9 8 9 ) . I n t r a c e l l u l a r

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

s l i c e p r e p a r a t i o n p r e s e r v i n g c o r t i c a l i n p u t s . 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 2 , 1 0 5 2 — 1 0 6 9 .

N o r t h , R . A . ( 1 9 8 9 a ) . 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 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 , e d . B r o w n , J . H . , p p .

3 4 1 — 3 7 3 . H u m a n a , C l i f t o n , N J , U S A .

N o r t h , R . A . ( 1 9 8 9 b ) . D r u g r e c e p t o r s a n d t h e i n h i b i t i o n o f n e r v e

c e l l 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 1 9 , 1 3 — 2 8 .


J . P h y s i o l . 5 1 0 . 2

4 2 6







P h e l p s , P . E . , H o u s e r , C . R . & V a u g h n , J . ( 1 9 8 5 ) .

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 c h o l i n e a c e t y l t r a n s f e r a s e

w i t h i n t h e r a t n e o s t r i a t u m : 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 s t u d y o f c h o l i n e r g i c n e u r o n s a n d s y n a p s 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 3 8 , 2 8 6 — 3 0 7 .

S u g i t a , S . , U c h i m u r a , N . , J i a n g , Z . - G . & N o r t h , R . A . ( 1 9 9 1 ) .

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

a n d e x c i t a t o r y a m i n o a c i d s i n m a m m a l i a n b r a i n . 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 U S A 8 8 , 2 6 0 8 — 2 6 1 1 .

W e i n e r , D . M . , L e v e y , A . I . & B r a n n , M . R . ( 1 9 9 0 ) . E x p r e s s i o n o f

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

b a s a l g a n g l i a . 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 U S A 8 7 , 7 0 5 0 — 7 0 5 4 .

W i l s o n , C . J . , C h a n g , H . T . & K i t a i , S . T . ( 1 9 9 0 ) . F i r i n g p a t t e r n s

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

t h e r a t s t r i a t u m . J o u r n a l o f N e u r o s c i e n c e 1 0 , 5 0 8 — 5 1 9 .

Y a n , Z . & S u r m e i e r , D . J . ( 1 9 9 6 ) . M u s c a r i n i c ( m 2 Ï m 4 ) r e c e p t o r s

r e d u c e N - a n d P - t y p e C a ¥ c u r r e n t s i n r a t n e o s t r i a t a l c h o l i n e r g i c

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

J o u r n a l o f N e u r o s c i e n c e 1 6 , 2 5 9 2 — 2 6 0 4 .

A c k n o w l e d g e m e n t s

T h i s w o r k w a s s u p p o r t e d b y a B i o m e d G r a n t ( B M H 4 - 9 7 - 2 2 1 5 ) t o

P . C . a n d b y a N e t w o r k G r a n t ( I t a l i a n M U R S T — C o f i n a n z i a m e n t o

1 9 9 7 ) t o P . C . W e t h a n k M . T o l u f o r e x c e l l e n t t e c h n i c a l a s s i s t a n c e .

C o r r e s p o n d i n g a u t h o r

P . C a l a b r e s i : C l i n i c a N e u r o l o g i c a , D i p a r t i m e n t o d i N e u r o s c i e n z e ,

U n i v e r s i t

`

a d i R o m a T o r V e r g a t a , V i a d i T o r V e r g a t a 1 3 5 , 0 0 1 3 3

R o m e , I t a l y .

E m a i l : c a l a b r e @ u n i r o m a 2 . i t

A u t h o r ’ s p r e s e n t a d d r e s s

R . A . N o r t h : I n s t i t u t e o f M o l e c u l a r P h y s i o l o g y , D e p a r t m e n t o f

B i o m e d i c a l S c i e n c e s , U n i v e r s i t y o f S h e f f i e l d , A l f r e d D e n n y

B u i l d i n g , W e s t e r n B a n k , S h e f f i e l d S 1 0 2 T N , U K .


J . P h y s i o l . 5 1 0 . 2

4 2 7





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Paolo Calabresi et al- Muscarinic IPSPs in rat striatal cholinergic interneurones