A acetilcolina excita neurônios piramidais neocorticais por meio de receptores nicotínicos

O neuromodulador acetilcolina (ACh) molda a função neocortical durante a percepção sensorial, o controle motor, o despertar, a atenção, o aprendizado e a memória. Aqui investigamos os mecanismos pelos quais a ACh afeta os neurônios piramidais neocorticais em camundongos adultos. A estimulação de axônios colinérgicos ativou receptores muscarínicos e nicotínicos de ACh em neurônios piramidais em todas as camadas corticais e em múltiplas áreas corticais. A ativação de receptores nicotínicos evocou potenciais pós-sinápticos (PSPs) despolarizantes de curta latência em muitos neurônios piramidais. Os PSPs mediados por receptores nicotínicos promoveram o disparo de neurônios piramidais. A duração do aumento no disparo foi dependente do potencial de membrana, com a ativação de receptores nicotínicos desencadeando disparos persistentes que duraram muitos segundos em neurônios próximos ao limiar. Os disparos persistentes foram bloqueados por BAPTA intracelular, indicando que a ativação de receptores nicotínicos de ACh evocou disparos persistentes por meio de uma corrente despolarizante prolongada ativada por cálcio. Comparamos os PSPs nicotínicos no córtex motor primário (M1), no córtex pré-frontal (PFC) e no córtex visual. O padrão laminar de excitação nicotínica não foi uniforme, mas foi amplamente semelhante entre as áreas, com modulação mais forte nas camadas profundas do que nas superficiais. Sobrepostas a esse padrão amplo estavam diferenças locais, com os PSPs nicotínicos sendo particularmente grandes e comuns na camada 5 de M1, mas não na camada 5 de PFC ou do córtex visual primário (V1). Portanto, além de modular a excitabilidade dos neurônios piramidais em todas as camadas por meio de receptores muscarínicos, a ACh liberada sinapticamente aumenta preferencialmente a atividade dos neurônios piramidais neocorticais de camadas profundas via receptores nicotínicos, adicionando assim seletividade laminar ao aumento generalizado da excitabilidade mediado por receptores muscarínicos de ACh.