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Neural activity regulates bilateral wiring during brain development

Oct 30, 2007     Email"> PrintText Size

    The callosum corpus, the largest commissural system in the brain, is responsible for the communication between two hemispheres. However, the mechanism that regulates their growth to the contralatereal cortex is not well understood. Recent studies made by CAS researchers may add new dimensions to the understanding of the issue.

    A research team led by Prof. DING Yuqiang from the CAS Institute of Neuroscience, Shanghai Institutes for Biological Sciences, reports that neuronal activity is necessary for the normal development and maintenance of callosal projections in the mouse somatosensory cortex. Their work was published on  the17 Oct. issue of the Journal of Neuroscience.

    Utilizing in utero electroporation to label layer II/III pyramidal cells in the somatosensory cortex on one hemisphere, WANG Chunlei, a graduate student in Ding's lab, and colleagues revealed a region- and layer-specific callosal projection in the contralateral somatosensory cortex, and found that their development is dependent on both electrical activity and synaptic transmission.

    Prenatal suppression of neuronal excitation was achieved via overexpression of the inward rectifying potassium channel, Kir 2.1. This manipulation resulted in abnormal callosal projections with many axons extending beyond layers II-III to terminate in layer I and also a great reduction of the axons at the border between the primary and secondary somatosensory cortices. Blocking synaptic transmission via misexpression of a tetanus toxin light chain (TeNT-LC) led to a more pronounced reduction in the projections to the border region, and an eventual disappearance of callosal projections over the entire somatosensory cortex.

    These results reveal the critical roles of neural activity in wiring the neuronal circuitry between the two brain hemispheres. Furthermore, this study also identifies an in vivo model system in which axonal development can be clearly visualized and molecularly manipulated using utero electroporation of cerebral cortical neurons.

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