Studie na myších navrhuje konkrétní vliv neuronů na chování při pobytu

Denní rozhodnutí, jako je vstávání z gauče na svačinu nebo zbývající a procházení kanálů, může být ovlivněna tím, jaký typ nervové buňky je v mozku aktivován.

Neurologové z Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) nyní identifikovali klíčové prvky obvodu, které přispívají k takovým rozhodnutím v přední mozkové kůře (ACC), která je součástí prefrontální kůry.

Ve studii publikované v PřírodaAdam Kepecs, Ph.D., a jeho tým poprvé objevili specifické typy mozkových buněk pro určitý vzor chování u myší - vzor „zůstaň nebo jdi“ zvaný potravní chování.

Článek ukazuje, že střelba dvou odlišných typů inhibičních neuronů, známých jako somatostatinové (SOM) a parvalbuminové (PV) neurony, má silnou korelaci se začátkem a koncem období chování při hledání potravy.

Propojení specifických typů neuronů s dobře definovaným chováním se ukázalo jako mimořádně obtížné.

"V našich znalostech je velká propast mezi naším chápáním typů neuronů z hlediska jejich fyzického umístění a jejich umístění v daném neurálním okruhu a tím, co tyto neurony ve skutečnosti dělají během chování," řekl Kepecs.

Součástí problému je technická výzva provádění těchto studií na živých, volně se chujících myších.

Klíčem k řešení tohoto problému je model myši vyvinutý v laboratoři laboratoře Cold Spring Harbor Laboratory, ve kterém má myš genetickou modifikaci, která umožňuje vyšetřovatelům cílit na specifickou populaci neuronů s jakýmkoli proteinem, který nás zajímá.

Skupina Kepecs, kterou vedli Duda Kvitsiani a Sachin Ranade, použili tuto myš k označení specifických typů neuronů v ACC světlem aktivovaným proteinem - technikou známou jako optogenetické značení.

Kdykoli zasvítili světlo do mozků myší, ze kterých zaznamenávali, pouze označené PV a SOM neurony rychle reagovaly prudkým nárůstem aktivity, což vědcům umožnilo vybrat je z obrovské rozmanitosti buněčných odpovědí pozorovaných v daném okamžiku.

Tým zaznamenal neurální aktivitu v ACC těchto myší, zatímco se zabývali chováním při hledání potravy.

Zjistili, že inhibiční neurony PV a SOM reagovaly přibližně v době rozhodnutí o hledání potravy - jinými slovy, zda zůstat a pít, nebo jít a prozkoumat jinde. Konkrétně, když myši vstoupily do oblasti, kde mohly sbírat odměnu za vodu, inhibiční neurony SOM se vypnuly ​​a vstoupily do období aktivity na nízké úrovni, čímž se otevřela „brána“ pro tok informací do ACC.

Když se myši rozhodly tuto oblast opustit a podívat se jinam, vystřelily neurony inhibující PV a náhle obnovily buněčnou aktivitu.

"Mozek je složitý a nepřetržitě aktivní, takže dává smysl, že tyto dva typy inhibičních interneuronů definují hranice chování, jako je hledání potravy, otevírání a uzavírání" brány "v určitém nervovém okruhu prostřednictvím změn v jejich aktivitě," řekl Kepecs.

Jedná se o důležitý pokrok při řešení problému v behaviorální neurovědě, který vědci nazývají „zoo kortikální odezvy“.

Když vědci během chování zaznamenávají neurální aktivitu v kůře a nevědí, z jakého typu neuronů nahrávají, je vidět ohromující pole odpovědí.

To značně komplikuje úkol tlumočení. Z toho plyne význam výsledků týmu Kepecs, který poprvé ukazuje, že konkrétní typy kortikálních neuronů lze spojit se specifickými aspekty chování.

"Myslíme na mozek a chování z hlediska úrovní; jaké jsou typy buněk a obvody nebo sítě, které tvoří; ve kterých oblastech mozku se nacházejí; a jaké chování je modulováno, “řekl Kepecs.

"Pozorováním, že aktivita konkrétních typů buněk v prefrontální kůře koreluje s obdobím chování, jsme identifikovali souvislost mezi těmito úrovněmi."

Zdroj: Cold Spring Harbor Laboratory