Kajian Tikus Mencadangkan Neuron Khusus Mempengaruhi Tingkah Laku Tinggal atau Pergi

Keputusan harian seperti bangun dari sofa untuk mencari makanan ringan atau baki dan melayari saluran mungkin dipengaruhi oleh jenis sel saraf yang diaktifkan di otak.

Ahli sains saraf dari Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) kini telah mengenal pasti elemen litar utama yang menyumbang kepada keputusan tersebut dalam korteks anterior cingulate (ACC), yang merupakan bahagian dari korteks prefrontal.

Dalam kajian yang diterbitkan di Alam semula jadi, Adam Kepecs, Ph.D., dan pasukannya menemui, untuk pertama kalinya, jenis sel otak tertentu kepada corak tingkah laku tertentu pada tikus - pola "tetap atau pergi" yang disebut tingkah laku mencari makan.

Makalah ini menunjukkan bahawa penembakan dua jenis neuron penghambat yang berbeza, yang dikenali sebagai neuron somatostatin (SOM) dan parvalbumin (PV), mempunyai hubungan yang kuat dengan permulaan dan akhir tempoh tingkah laku mencari makan.

Menghubungkan jenis neuron tertentu dengan tingkah laku yang dinyatakan dengan baik terbukti sangat sukar.

"Terdapat jurang besar dalam pengetahuan kami antara pemahaman kami mengenai jenis neuron dari segi lokasi fizikal mereka dan tempat mereka di litar saraf tertentu, dan apa yang sebenarnya dilakukan oleh neuron ini semasa tingkah laku," kata Kepecs.

Sebahagian daripada masalahnya adalah cabaran teknikal untuk melakukan kajian ini pada tikus yang hidup dan bebas.

Kunci untuk menyelesaikan masalah itu adalah model tikus yang dikembangkan di makmal Cold Spring Harbour Laboratory, di mana tikus mempunyai modifikasi genetik yang memungkinkan penyelidik menargetkan populasi neuron tertentu dengan protein yang berminat.

Kumpulan Kepecs, yang dipimpin oleh Duda Kvitsiani dan Sachin Ranade, menggunakan tetikus ini untuk melabelkan jenis neuron tertentu di ACC dengan protein yang diaktifkan cahaya - teknik yang dikenali sebagai penandaan optogenetik.

Setiap kali mereka menyinari otak tikus yang mereka rakam, hanya neuron PV dan SOM yang diberi tanda bertindak balas dengan pantas dengan lonjakan aktiviti, yang membolehkan para penyelidik memilihnya dari kepelbagaian tindak balas selular yang dilihat pada saat tertentu.

Pasukan ini mencatatkan aktiviti saraf di ACC tikus ini semasa mereka melakukan tingkah laku mencari makan.

Mereka mendapati bahawa neuron penghambat PV dan SOM bertindak balas pada masa keputusan mencari makan - dengan kata lain sama ada tinggal dan minum atau pergi dan menjelajah ke tempat lain. Khususnya, ketika tikus memasuki area di mana mereka dapat mengumpulkan hadiah air, neuron penghambat SOM ditutup dan memasuki masa aktiviti tahap rendah, sehingga membuka 'pintu gerbang' agar maklumat mengalir ke ACC.

Ketika tikus memutuskan untuk meninggalkan kawasan itu dan melihat ke tempat lain, neuron penghambat PV melepaskan dan mengatur semula aktiviti sel secara tiba-tiba.

"Otak kompleks dan aktif secara berterusan, jadi masuk akal bahawa dua jenis interneuron penghambat ini menentukan batas-batas tingkah laku seperti mencari makan, membuka dan kemudian menutup 'pintu gerbang' dalam rangkaian saraf tertentu melalui perubahan dalam aktiviti mereka," kata Kepecs.

Ini adalah kemajuan penting, menangani masalah dalam ilmu saraf tingkah laku yang para saintis sebut sebagai "zoo tindak balas kortikal."

Apabila penyelidik merakam aktiviti saraf di korteks semasa tingkah laku, dan mereka tidak tahu jenis neuron dari mana mereka merakam, pelbagai tindak balas yang membingungkan dilihat.

Ini sangat menyukarkan tugas pentafsiran. Oleh itu, pentingnya keputusan pasukan Kepecs, untuk pertama kalinya menunjukkan bahawa jenis neuron kortikal tertentu dapat dikaitkan dengan aspek tingkah laku tertentu.

“Kami memikirkan otak dan tingkah laku dari segi tahap; apa jenis sel dan litar atau rangkaian yang mereka bentuk; kawasan otak mana mereka berada; dan tingkah laku apa yang dimodulasi oleh mereka, ”kata Kepecs.

"Dengan memerhatikan bahawa aktiviti jenis sel tertentu dalam korteks prefrontal berkorelasi dengan periode tingkah laku, kami telah mengenal pasti hubungan antara tahap ini."

Sumber: Makmal Cold Spring Harbour

!-- GDPR -->