The diversity of Ca2+ channel types in rat cerebellar granule neurons was investigated with whole-cell recordings (5 mM external Ba2+). Contributions of five different high-voltage-activated Ca2+ channel current components were distinguished pharmacologically. Nimodipine- sensitive L-type current and omega-CTx-GVIA-sensitive N-type current contributed 15 and 20% of the total current, respectively. The bulk of the remaining current (46%) was inhibited by omega-Aga-IVA. The current blocked by this toxin was further subdivided into two components, P- type and Q-type, on the basis of differences in their inactivation kinetics and sensitivity to omega-Aga-IVA. P-Type current was noninactivating during 0.1 sec depolarizations, half-blocked at about 1- 3 nM omega-Aga-IVA, and contributed approximately 11% of the total current; Q-type current was prominently inactivating, half-blocked at approximately 90 nM omega-Aga-IVA, and comprised 35% of the total current. Both P- and Q-type currents were potently inhibited by the Conus magus toxin omega-CTx-MVIIC. A current component resistant to all of the aforementioned blockers (R-type) displayed more rapid inactivation than the other components and constituted 19% of the total current. The Q-type current, the largest of the current components in the granule neurons, resembles currents that can be generated in Xenopus oocytes by expression of cloned alpha 1A subunits.

The endogenous cannabinoid anandamide was identified as an agonist for the recombinant human VR1 (hVR1) by screening a large array of bioactive substances using a FLIPR‐based calcium assay. Further electrophysiological studies showed that anandamide (10 or 100 μ M ) and capsaicin (1 μ M ) produced similar inward currents in hVR1 transfected, but not in parental, HEK293 cells. These currents were abolished by capsazepine (1 μ M ). In the FLIPR anandamide and capsaicin were full agonists at hVR1, with pEC 50 values of 5.94±0.06 ( n =5) and 7.13±0.11 ( n =8) respectively. The response to anandamide was inhibited by capsazepine (p K B of 7.40±0.02, n =6), but not by the cannabinoid receptor antagonists AM630 or AM281. Furthermore, pretreatment with capsaicin desensitized the anandamide‐induced calcium response and vice versa. In conclusion, this study has demonstrated for the first time that anandamide acts as a full agonist at the human VR1. British Journal of Pharmacology (2000) 129 , 227–230; doi: 10.1038/sj.bjp.0703050

The locus coeruleus (LC) projects throughout the brain and spinal cord and is the major source of central noradrenaline. It remains unclear whether the LC acts functionally as a single global effector or as discrete modules. Specifically, while spinal-projections from LC neurons can exert analgesic actions, it is not known whether they can act independently of ascending LC projections. Using viral vectors taken up at axon terminals, we expressed chemogenetic actuators selectively in LC neurons with spinal (LC:SC) or prefrontal cortex (LC:PFC) projections. Activation of the LC:SC module produced robust, lateralised anti-nociception while activation of LC:PFC produced aversion. In a neuropathic pain model, LC:SC activation reduced hind-limb sensitisation and induced conditioned place preference. By contrast, activation of LC:PFC exacerbated spontaneous pain, produced aversion and increased anxiety-like behaviour. This independent, contrasting modulation of pain-related behaviours mediated by distinct noradrenergic neuronal populations provides evidence for a modular functional organisation of the LC.

Abstract In the early stages of Alzheimer’s disease (AD), the accumulation of the peptide amyloid-β (Aβ) damages synapses and disrupts neuronal activity and leads to disruption of neuronal oscillations associated with cognition. This is thought to be largely due to impairments in CNS synaptic inhibition, particularly via parvalbumin (PV)-expressing interneurons that essential for generating several key oscillations. Research in this field has largely been conducted in mouse models that over-express humanised, mutated forms of AD-associated genes that produce exaggerated pathology. This has prompted the development and use of knock-in mouse lines that express these genes at an endogenous level, such as the App NL-G-F/NL-G-F mouse model used in the present study. These mice appear to model the early stages of Aβ-induced network impairments, yet an in-depth characterisation of these impairments in currently lacking. Therefore, using 16 month-old App NL-G-F/NL-G-F mice, we analysed neuronal oscillations found in the hippocampal – medial prefrontal cortex (mPFC) during awake behaviour, rapid eye movement (REM) and non-REM (NREM) sleep to assess the extent of network dysfunction. No alterations to gamma oscillations were found to occur in the hippocampus or mPFC during either awake behaviour, REM or NREM sleep. However, during NREM sleep an increase in the amplitude of mPFC spindles and decrease in the power of hippocampal SWRs was identified. The former was associated with a decrease in the density of mPFC PV-expressing interneurons and the latter was accompanied by an increase in the synchronisation of PV-expressing interneuron activity, as measured using two-photon Ca 2+ imaging. Furthermore, although changes were detected in local network function of mPFC and hippocampus, long-range communication between these regions appeared intact. Altogether, our results suggest that these NREM sleep-specific impairments represent the early stages of circuit breakdown in response to amyloidopathy.

Abstract The retrosplenial cortex (RSC) plays a significant role in spatial learning and memory, and is functionally disrupted in the early stages of Alzheimer’s disease. In order to investigate neurophysiological correlates of spatial learning and memory in this region we employed in vivo electrophysiology in awake, behaving mice, comparing neural activity between wild-type and J20 mice, a mouse model of Alzheimer’s disease-associated amyloidopathy. To determine the response of the RSC to environmental novelty local field potentials were recorded while mice explored novel and familiar recording arenas. In familiar environments we detected short, phasic bursts of beta (20-30 Hz) oscillations (beta bursts) which arose at a low but steady rate. Exposure to a novel environment rapidly initiated a dramatic increase in the rate, size and duration of beta bursts. Additionally, theta-beta cross-frequency coupling was significantly higher during novelty, and spiking of neurons in the RSC was significantly enhanced during beta bursts. Finally, aberrant beta bursting was seen in J20 mice, including increased beta bursting during novelty and familiarity, yet a loss of coupling between beta bursts and spiking activity. These findings, support the concept that beta bursting may be responsible for the activation and reactivation of neuronal ensembles underpinning the formation and maintenance of cortical representations, and that disruptions to this activity in J20 mice may underlie cognitive impairments seen in these animals.

Abstract Alzheimer’s disease (AD)-associated synaptic dysfunction drives the progression of pathology from its earliest stages. Aβ species, both soluble and in plaque deposits, have been causally related to the progressive, structural and functional impairments observed in AD. It is, however, still unclear how Aβ plaques develop over time and how they progressively affect local synapse density and turnover. Here we observed, in a mouse model of AD, that Aβ plaques grow faster in the earlier stages of the disease and if their initial area is > 500 µm 2 ; this may be due to deposition occurring in the diffuse part of the plaque. In addition, synaptic turnover is higher in the presence of amyloid pathology and this is paralleled by a reduction in pre-but not post-synaptic densities. Plaque proximity does not appear to have an impact on synaptic dynamics. These observations indicate an imbalance in the response of the pre- and post-synaptic terminals and that therapeutics, alongside targeting the underlying pathology, need to address changes in synapse dynamics.