Effects of perineuronal nets degradation by ChABC on neuronal activity in the cerebellar cortex

Abstract

Introduction. One of the key mechanisms for the stabilization of synaptic changes is the formation of specific extracellular matrix structures surrounding several neuronal populations at the end of the brain development, so called perineuronal nets (PNNs). The suggestion that PNNs might underlie the stability of drug plasticity changes is receiving increasing support in the last years. Recently, we have found that PNN degradation facilitates the acquisition of cocaine-related pavlovian memories. However, we do not know the mechanisms through which these memories are promoted. Goal. In the present research, we focused on changes in neuronal activity in the cerebellum after degradation of PNNs around Golgi inhibitory interneurons with the bacterial enzyme chABC. Methods. Two groups of rats were randomly assigned to sham (Phosphate buffer) or chABC treatment groups. Cerebellar infusions were achieved through a cannula located in the dorsal region of lobule VIII. Rats were perfused 4 days after the infusion. Neuronal changes were assessed using the immunomarker calretinin, and the PNNs were also marked with immunofluorescence using aglutinin Wisteria floribunda (WFA). Results. Our results suggest that there is a down-regulation of neuronal activity in the granular layer after degradation of PNNs around Golgi cells. Conclusions. The results are consistent with previous research and suggest a decrease in the granular cells activity. In addition, the PNNs that surround the Golgi interneurons play an important role in the consolidation of drug-related memories. In future investigations, we can prove it with animals with ChABC infusion in the cerebellum.

Introducción. Uno de los mecanismos clave para la estabilización de los cambios sinápticos es la formación de estructuras de matriz extracelular específicas que rodean varias poblaciones neuronales al final del desarrollo del cerebro, llamadas redes perineuronales (PNN). La sugerencia de que los PNNs podrían resposablizarse de la estabilidad de los cambios en la plasticidad cerebral relacionada con la adicción, está recibiendo un apoyo creciente en los últimos años. Recientemente, hemos descubierto que la degradación de los PNNs facilita la adquisición de recuerdos pavlovianos relacionados con la cocaína. Sin embargo, no conocemos los mecanismos a través de los cuales estos recuerdos son promovidos. Objetivos. En la presente investigación, nos centramos en los cambios en la actividad neuronal en el cerebelo después de la degradación de los PNNs alrededor de las interneuronas inhibitorias de Golgi con la enzima bacteriana chABC. Métodos. Dos grupos de ratas fueron asignadas aleatoriamente a un grupo control (PBS) o experimental (ChABC). Las infusiones se llevaron a cabo a través de una cánula situada en la región dorsal del lóbulo VIII del cerebelo. Las ratas fueron perfundidas 4 días después de la degradación de los PNNs. Los cambios neuronales se evaluaron utilizando el inmunomarcador calretinina (CR) y el marcaje de los PNNs también mediante inmunofluorescencia con aglutinina Wisteria floribunda (WFA). Resultados. Nuestros resultados sugieren que hay menor actividad neuronal en la capa granular después de la degradación de PNNs alrededor de las células de Golgi. Conclusiones. A falta de análisis estadístico, los resultados obtenidos concuerdan con otras investigaciones anteriores y sugieren una disminución en la actividad de las células granulares. Además, parece ser, que los PNNs que rodean a las interneuronas de Golgi desempeñan un papel importante en la consolidación de recuerdos relacionados con las drogas, en futuras investigaciones, podríamos probarlo mediante animales con infusión de ChABC en el cerebelo.