Studiul la șoareci sugerează neuronii specifici care influențează comportamentul de tip Stay-or-Go
Neurologii de la Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) au identificat acum elemente cheie ale circuitului care contribuie la astfel de decizii în cortexul cingulat anterior (ACC), parte a cortexului prefrontal.
Într - un studiu publicat în Natură, Adam Kepecs, Ph.D., și echipa sa au descoperit, pentru prima dată, tipuri specifice de celule ale creierului la un anumit tipar de comportament la șoareci - un tipar „stați sau mergeți” numit comportament de hrănire.
Lucrarea arată că declanșarea a două tipuri distincte de neuroni inhibitori, cunoscuți sub numele de neuroni somatostatină (SOM) și parvalbumină (PV), are o corelație puternică cu începutul și sfârșitul unei perioade de comportament furajer.
Legarea tipurilor neuronale specifice de comportamente bine definite s-a dovedit extrem de dificilă.
„Există un mare decalaj în cunoștințele noastre între înțelegerea tipurilor de neuroni în ceea ce privește locația lor fizică și locul lor în orice circuit neuronal dat, și ceea ce fac acești neuroni de fapt în timpul comportamentului”, a spus Kepecs.
O parte a problemei este provocarea tehnică de a face aceste studii la șoareci vii, care se comportă liber.
Cheia pentru rezolvarea acestei probleme este un model de șoarece dezvoltat în laboratorul Cold Spring Harbor Laboratory, în care șoarecele are o modificare genetică care permite anchetatorilor să vizeze o anumită populație de neuroni cu orice proteină de interes.
Grupul Kepecs, condus de Duda Kvitsiani și Sachin Ranade, a folosit acest șoarece pentru a eticheta tipuri specifice de neuroni din ACC cu o proteină activată prin lumină - o tehnică cunoscută sub numele de marcare optogenetică.
Ori de câte ori au luminat creierul șoarecilor de la care înregistrau, numai neuronii PV și SOM etichetați au răspuns prompt cu o creștere a activității, permițând cercetătorilor să-i aleagă din diversitatea vastă a răspunsurilor celulare observate la un moment dat.
Echipa a înregistrat activitate neuronală în ACC a acestor șoareci în timp ce se angajează în comportament de căutare.
Ei au descoperit că neuronii inhibitori ai PV și SOM au răspuns în timpul deciziilor de hrănire - cu alte cuvinte dacă să rămână și să bea sau să meargă și să exploreze în altă parte. Mai exact, atunci când șoarecii au intrat într-o zonă în care ar putea colecta o recompensă de apă, neuronii inhibitori SOM s-au oprit și au intrat într-o perioadă de activitate de nivel scăzut, deschizând astfel o „poartă” pentru ca informațiile să curgă în ACC.
Când șoarecii au decis să părăsească acea zonă și să privească în altă parte, neuronii inhibitori ai PV au tras și au resetat brusc activitatea celulară.
„Creierul este complex și activ în mod continuu, așa că are sens că aceste două tipuri de interneuroni inhibitori definesc limitele unui comportament, cum ar fi căutarea, deschiderea și apoi închiderea„ porții ”într-un anumit circuit neuronal prin schimbări în activitatea lor”, spuse Kepecs.
Acesta este un progres important, care abordează o problemă în neuroștiința comportamentală pe care oamenii de știință o numesc „grădina zoologică cu răspuns cortical”.
Când cercetătorii înregistrează activitate neuronală în cortex în timpul comportamentului și nu știu din ce tip de neuroni înregistrează, se observă o gamă uluitoare de răspunsuri.
Acest lucru complică mult sarcina de interpretare. Prin urmare, semnificația rezultatelor echipei Kepecs, arătând pentru prima dată că tipurile specifice de neuroni corticali pot fi legate de aspecte specifice ale comportamentului.
„Ne gândim la creier și comportament în termeni de niveluri; care sunt tipurile de celule și circuitele sau rețelele pe care le formează; în ce regiuni ale creierului se află; și ce comportament este modulat de aceștia ”, a spus Kepecs.
„Observând că activitatea anumitor tipuri de celule din cortexul prefrontal este corelată cu o perioadă de comportament, am identificat o legătură între aceste niveluri.”
Sursa: Laboratorul Cold Spring Harbor
