Dependence of trace fear conditioning on Kv1.2 potassium channel subunit in mice

Abstract

Hippocampal CA3 region is believed to play an important role in learning and memory. It is supposed that plasticity contributes to the function of CA3, but it is not clear how plasticity, in particular heterosynaptic plasticity, contributes to the function of CA3. One example of heterosynaptic plasticity is heterosynaptic long-term potentiation (LTP) in CA3 pyramidal cells induced by Kv1.2 downregulation. Because this heterosynaptic LTP could induce long-term changes in CA3, it is likely that the heterosynaptic LTP associates discrete events separated by time interval, but it has not been confirmed in behavioral experiments. To test whether the heterosynaptic LTP induced by Kv1.2 downregulation mediates association of events separated by time interval, two behavioral experiments, trace fear conditioning experiment and transfer of fear experiment, were performed in C3H KCNA2 heterozygous knockout mice, which are deficient in Kv1.2. As a result, trace fear conditioning is impaired in mice lacking Kv1.2. This result indicates that Kv1.2 is required to associate discrete events separated by time interval.

해마의 CA3 영역은 학습 및 기억에 중요한 역할을 할 것으로 여겨진다. CA3의 기능에 신경가소성이 기여할 것으로 추정되나, 특히 이종시냅스 가소성이 어떻게 기여할지는 분명하지 않다. 이종시냅스 가소성의 한 예는 D형 칼륨 채널 Kv1.2 소단위의 하향 조절로 인해 유도되는 CA3 피라미드 세포에서의 이종시냅스간 장기강화이다. 이 이종시냅스간 장기강화는 CA3에서 장기간의 변화를 유도할 수 있기 때문에 시간 간격으로 분리된 사건들을 연합시키는 데 도움을 줄 가능성이 있지만, 아직 행동실험으로 확인해 본 바는 없다. Kv1.2의 하향 조절로 인해 유도되는 이종시냅스 가소성이 시간 간격으로 분리된 사건들을 연합시키는 데 영향을 끼치는지 보기 위해, 흔적 공포 조건화 실험과 공포 전이 실험을 KCNA2 유전자가 이형 접합으로 결손 되어 Kv1.2의 양이 줄어든 C3H 생쥐에게 시행하였다. 실험 결과 Kv1.2가 부족한 생쥐들의 경우 흔적 공포 조건화가 일어나지 않았다. 이 연구 결과는 Kv1.2가 시간 간격으로 분리된 사건들을 연합시키는 데 필요하다는 것을 보여준다.