Postsynaptischer P/Q-Typ Ca 2+-Kanal in Purkinje-Zellen vermittelt synaptische Konkurrenz und Eliminierung im sich entwickelnden Kleinhirn

Neurale Schaltkreise sind zunächst redundant, werden jedoch während der postnatalen Entwicklung durch aktivitätsabhängige Synapseneliminierung umgestaltet. Dieser Prozess ist entscheidend für die Formung reifer neuronaler Schaltkreise und für eine ordnungsgemäße Gehirnfunktion. Bei der Geburt sind Purkinje-Zellen (PCs) im Kleinhirn von mehreren Kletterfasern (CFs) mit ähnlichen synaptischen Stärken innerviert. Während der postnatalen Entwicklung wird eine einzelne CF in jeder PC durch synaptische Konkurrenz selektiv verstärkt, die verstärkte einzelne CF wird in einen PC-Dendriten transloziert, und es folgt eine massive Eliminierung redundanter CF-Synapsen. Um die zellulären Mechanismen dieser aktivitätsabhängigen synaptischen Verfeinerung zu untersuchen, erzeugten wir Mäuse mit PC-selektiver Deletion des Ca(v)2.1 P/Q-Typ Ca(2+)-Kanals, des Hauptspannungsabhängigen Ca(2+)-Kanals in PCs. In den PC-selektiven Ca(v)2.1 Knockout-Mäusen sind die Ca(2+)-Transienten, die durch spontane CF-Eingänge induziert werden, in PCs in vivo erheblich reduziert. Nicht eine, sondern mehrere CFs wurden in jeder PC von postnatalem Tag 5 (P5) bis P8 gleichermaßen verstärkt, mehrere CFs unterzogen sich einer Translokation zu PC-Dendriten, und die nachfolgende Synapseneliminierung bis etwa P12 war stark beeinträchtigt. Somit vermitteln P/Q-Typ Ca(2+)-Kanäle in postsynaptischen PCs die synaptische Konkurrenz zwischen mehreren CFs und lösen die Synapseneliminierung im sich entwickelnden Kleinhirn aus.