Studija miševa sugerira specifične utjecaje neurona na ponašanje "ostani ili kreni"
Neuroznanstvenici iz laboratorija Cold Spring Harbor (CSHL) sada su identificirali ključne elemente sklopa koji doprinose takvim odlukama u prednjem cingulastom korteksu (ACC), dijelu prefrontalnog korteksa.
U studiji objavljenoj u Priroda, Dr. Adam Kepecs i njegov tim po prvi su put otkrili specifične tipove moždanih stanica prema određenom obrascu ponašanja kod miševa - „ostati ili otići“ obrazac koji se naziva pronalaženje hrane.
Članak pokazuje da otpuštanje dviju različitih vrsta inhibitornih neurona, poznatih kao somatostatin (SOM) i parvalbumin (PV), ima snažnu korelaciju s početkom i krajem razdoblja ponašanja u ishrani.
Pokazati se izuzetno teškim povezivanje specifičnih neuronskih tipova s dobro definiranim ponašanjem.
"Velika je razlika u našem znanju između našeg razumijevanja tipova neurona u smislu njihovog fizičkog smještaja i njihova mjesta u bilo kojem neuronskom krugu i onoga što ti neuroni zapravo rade tijekom ponašanja", rekao je Kepecs.
Dio problema je tehnički izazov provođenja ovih studija na živim miševima koji se slobodno ponašaju.
Ključ za rješavanje tog problema je model miša razvijen u laboratoriju laboratorija Cold Spring Harbor, u kojem miš ima genetsku modifikaciju koja omogućava istražiteljima da ciljaju određenu populaciju neurona s bilo kojim proteinom od interesa.
Kepecsova skupina, koju su vodili Duda Kvitsiani i Sachin Ranade, koristila je ovog miša za obilježavanje određenih vrsta neurona u ACC-om svjetlosno aktiviranim proteinom - tehnikom poznatom kao optogenetsko označavanje.
Kad god su osvjetljavali mozak miševa s kojih su snimali, samo su označeni PV i SOM neuroni promptno reagirali velikom brzinom aktivnosti, omogućujući istraživačima da ih odaberu iz velike raznolikosti staničnih odgovora viđenih u bilo kojem trenutku.
Tim je zabilježio živčanu aktivnost u ACC ovih miševa dok su se bavili hranom.
Otkrili su da PV i SOM inhibicijski neuroni reagiraju u vrijeme donošenja odluka o ishrani - drugim riječima hoće li ostati i piti ili otići istraživati negdje drugdje. Točnije, kada su miševi ušli u područje u kojem su mogli prikupiti vodenu nagradu, neuroni koji inhibiraju SOM isključili su se i ušli u razdoblje aktivnosti na niskoj razini, otvarajući tako 'vrata' za protok informacija u ACC.
Kad su miševi odlučili napustiti to područje i potražiti drugdje, PV inhibicijski neuroni su pucali i naglo resetirali staničnu aktivnost.
"Mozak je složen i kontinuirano aktivan, pa ima smisla da ove dvije vrste inhibicijskih interneurona definiraju granice ponašanja poput pronalaženja hrane, otvaranja i zatvaranja 'vrata' unutar određenog živčanog kruga kroz promjene u njihovoj aktivnosti," rekao je Kepecs.
Ovo je važan napredak, rješavajući problem u bihevioralnoj neuroznanosti koji znanstvenici nazivaju "zoološkim vrtom kortikalnog odgovora".
Kad istraživači zabilježe živčanu aktivnost u kori tijekom ponašanja i ne znaju s koje vrste neurona snimaju, vidi se zbunjujući niz odgovora.
To uvelike komplicira zadatak tumačenja. Otuda i značaj rezultata Kepecs tima, koji prvi put pokazuju da se specifični tipovi kortikalnih neurona mogu povezati sa određenim aspektima ponašanja.
„O mozgu i ponašanju razmišljamo u smislu razina; koji su tipovi stanica i krugovi ili mreže koje čine; u kojim su se dijelovima mozga nalazili; i kakvim ponašanjem oni moduliraju ”, rekao je Kepecs.
"Primijetivši da je aktivnost određenih tipova stanica u prefrontalnom korteksu u korelaciji s razdobljem ponašanja, identificirali smo vezu između tih razina."
Izvor: Laboratorij Cold Spring Harbor
