Strong hippocampal mossy fiber synapses are thought to function as detonators, imposing ‘teaching’ signals onto CA3 neurons during new memory formation. However, such strong inputs may disrupt previously formed neural representations. I found that optogenetic stimulation of mossy fibers can drive CA3 neuronal firing in freely-moving mice, but their effects are overall inhibitory and transient. Spatially restricted mossy fiber stimulation emulating dentate place cell firing, either congruent or incongruent with CA3 place fields, was more likely to suppress than enhance CA3 neuronal activity. Also, changes in spatial firing induced by optogenetic stimulation reverted immediately upon stimulation termination, leaving CA3 place fields unaltered. My results argue against the standard view that mossy fibers convey teaching signals, and show the robustness of established CA3 spatial representations.
해마의 강력한 이끼 섬유 시냅스는 기폭장치의 역할을 할 수 있을 것이라고 추정되어왔고, 이러한 맥락에서 CA3 신경세포에 ‘가르치는’신호를 줄 것이라고 생각되어 왔다. 그러나 이와 같은 강한 정보의 입력은 기존에 이미 형성된 신경 회로에 영향을 줄 수 있다. 광유전학 방법을 이용한 이끼 섬유 자극은 자유롭게 행동 중인 생쥐의 CA3 신경세포의 활성을 유도할 수 있음을 이 실험을 통해 확인하였고, 이러한 자극은 신경세포의 활성을 짧은 시간 동안 주로 억제하는 방향으로 영향을 미치는 것을 발견하였다. 특정 공간적 위치에서의 이끼 섬유 자극은 치상의 위치 세포의 활성을 모방하였고, 기존 CA3 위치 세포의 활성 장소의 일치 여부와는 상관없이 CA3 신경세포의 활성을 증가보다는 억제하는 방향으로 영향을 주었다. 또한 광유전학적 자극에 의한 위치 세포 활성화 변화는 자극이 끝남과 동시에 즉각적으로 원래 상태로 돌아왔으며, CA3의 위치 세포의 장소 표현에 변화를 주지는 않았다. 이러한 결과는 이끼 섬유가 강력한 가르치는 신호를 전달한다는 기존 이론과는 다르며, CA3 신경세포들에 이미 형성되어 있는 공간 표현이 매우 안정적이라는 것을 확인하였다.
