We asked whether GABA(A) and NMDA receptors may act in synergy in neonatal hippocampal slices, at a time when GABA exerts a depolarizing action. The GABA(A) receptor agonist isoguvacine reduced the voltage-dependent Mg2+ block of single NMDA channels recorded in cell-attached configuration from P(2-5) CA3 pyramidal neurons and potentiated the Ca2+ influx through NMDA channels. The synaptic response evoked by electrical stimulation of stratum radiatum was mediated by a synergistic interaction between GABA(A) and NMDA receptors. Network-driven Giant Depolarizing Potentials, which are a typical feature of the neonatal hippocampal network, provided coactivation of GABA(A) and NMDA receptors and were associated with spontaneous and synchronous Ca2+ increases in CA3 pyramidal neurons. Thus, at the early stages of development, GABA is a major excitatory transmitter that acts in synergy with NMDA receptors. This provides in neonatal neurons a hebbian stimulation that may be involved in neuronal plasticity and network formation in the developing hippocampus.

Cortical pyramidal cells fire single spikes and complex spike bursts. However, neither the conditions necessary for triggering complex spikes, nor their computational function are well understood. CA1 pyramidal cell burst activity was examined in behaving rats. The fraction of bursts was not reliably higher in place field centers, but rather in places where discharge frequency was 6–7 Hz. Burst probability was lower and bursts were shorter after recent spiking activity than after prolonged periods of silence (100 ms–1 s). Burst initiation probability and burst length were correlated with extracellular spike amplitude and with intracellular action potential rising slope. We suggest that bursts may function as “conditional synchrony detectors,” signaling strong afferent synchrony after neuronal silence, and that single spikes triggered by a weak input may suppress bursts evoked by a subsequent strong input.

The role of amyloid beta (Aβ) in brain function and in the pathogenesis of Alzheimer's disease (AD) remains elusive. Recent publications reported that an increase in Aβ concentration perturbs pre-synaptic release in hippocampal neurons. In particular, it was shown in vitro that Aβ is an endogenous regulator of synaptic transmission at the CA3-CA1 synapse, enhancing its release probability. How this synaptic modulator influences neuronal output during physiological stimulation patterns, such as those elicited in vivo, is still unknown. Using a realistic model of hippocampal CA1 pyramidal neurons, we first implemented this Aβ-induced enhancement of release probability and validated the model by reproducing the experimental findings. We then demonstrated that this synaptic modification can significantly alter synaptic integration properties in a wide range of physiologically relevant input frequencies (from 5 to 200 Hz). Finally, we used natural input patterns, obtained from CA3 pyramidal neurons in vivo during free exploration of rats in an open field, to investigate the effects of enhanced Aβ on synaptic release under physiological conditions. The model shows that the CA1 neuronal response to these natural patterns is altered in the increased-Aβ condition, especially for frequencies in the theta and gamma ranges. These results suggest that the perturbation of release probability induced by increased Aβ can significantly alter the spike probability of CA1 pyramidal neurons and thus contribute to abnormal hippocampal function during AD.

Several studies suggest a contribution of reversed, excitatory GABA to epileptogenesis. But GABAergic transmission critically depends on the very dynamic combination of membrane potential, conductance and occurrence of other synaptic inputs. Taking this complexity into account implies measuring the postsynaptic responses to spontaneously occurring GABAergic events, in vivo, without interfering with neuronal [Cl-]i. Because of technical difficulties, this has not been achieved yet. We have overcome this challenge by combining in vivo extracellular detection of both optogenetically-evoked and spontaneously occurring unitary inhibitory postsynaptic field-potentials (fIPSPs), with the silicon probe recording of neuronal firing activity, with single cell resolution. We report that isolated acute seizures induced a global reversal of the polarity of CA3 hippocampal GABAergic transmission, shifting from inhibitory to excitatory for a duration of several tens of seconds before returning to normal polarity. Nevertheless we observed this reversed polarity only in the post-ictal period during which neurons (including GABAergic interneurons) were silent. Perisomatic inhibition was also affected during the course of epileptogenesis in the Kainate model of chronic epilepsy. One week after Kainate injection, the majority of pyramidal cells escaped inhibitory control by perisomatic GABAergic events. Besides, we did not observe a reversed polarity of fIPSPs, but fIPSPs provided time-locked excitation to a minor subset of CA3 pyramidal neurons. Beside methodological interests, our results suggest that subtle alterations in the regulation of [Cl-]i and perisomatic GABAergic transmission already operate in the hippocampal circuit during the latent period that precedes the establishment of chronic epilepsy.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Behavioral phenotyping devices have been successfully used to build ethograms, but studying the temporal dynamics of individual movements during spontaneous, ongoing behavior, remains a challenge. We now report on a novel device, the Phenotypix, which consists in an open-field platform resting on highly sensitive piezoelectric (electro-mechanical) pressure-sensors, with which we could detect the slightest movements from freely moving rats and mice. The combination with video recordings and signal analysis based on time-frequency decomposition, clustering and machine learning algorithms allowed to quantify various behavioral components with unprecedented accuracy, such as individual heartbeats and breathing cycles during rest, tremor and shaking in response to pain, fear or as motor symptoms of neurodegenerative diseases, and the dynamics of balance within individual footsteps during spontaneous locomotion. We believe that this novel device represents a significant progress and offers new opportunities for the awaited advance of behavioral phenotyping.

The formation of functional cortical maps in the cerebral cortex results from a timely regulated interaction between intrinsic genetic mechanisms and electrical activity. To understand how transcriptional regulation influences network activity and neuronal excitability within the neocortex, we used mice deficient for the area mapping gene Nr2f1 (also known as COUP-TFI ), a key determinant of somatosensory area specification during development. We found that cortical loss of Nr2f1 impacts on spontaneous network activity and synchronization at perinatal stages. In addition, we observed alterations in the intrinsic excitability and morphological features of layer V pyramidal neurons. Accordingly, we identified distinct voltage-gated ion channels regulated by Nr2f1 that might directly influence intrinsic bioelectrical properties during critical time windows of somatosensory cortex specification. Together, our data suggest a tight link between Nr2f1 and neuronal excitability in the developmental sequence that ultimately sculpts the emergence of cortical network activity within the immature neocortex.