Študija miši predlaga, da določeni vplivi nevronov vplivajo na vedenje „ostani ali pojdi“
Nevroznanstveniki iz laboratorija Cold Spring Harbor (CSHL) so zdaj identificirali ključne elemente vezja, ki prispevajo k takšnim odločitvam v sprednji možganski skorji (ACC), ki je del predfrontalne skorje.
V študiji, objavljeni leta Narava, Dr. Adam Kepecs in njegova ekipa so prvič odkrili posebne tipe možganskih celic za določen vedenjski vzorec pri miših - vzorec "ostani ali pojdi", imenovan vedenje pri iskanju hrane.
V članku je razvidno, da ima odpuščanje dveh različnih vrst zaviralnih nevronov, znanih kot somatostatin (SOM) in parvalbumin (PV), močna povezava z začetkom in koncem obdobja krmnega vedenja.
Povezovanje določenih tipov nevronov z natančno opredeljenim vedenjem se je izkazalo za izredno težko.
"V našem znanju obstaja velika vrzel med našim razumevanjem tipov nevronov glede njihove fizične lokacije in njihovega mesta v katerem koli nevronskem vezju ter tega, kar ti nevroni dejansko počnejo med vedenjem," je dejal Kepecs.
Del problema je tehnični izziv izvajanja teh študij na živih, prosto obnašajočih se miših.
Ključ do rešitve tega problema je model miši, razvit v laboratoriju laboratorija Cold Spring Harbor Laboratory, v katerem ima miš genetsko modifikacijo, ki raziskovalcem omogoča ciljanje na določeno populacijo nevronov s katerim koli beljakovinami, ki nas zanimajo.
Skupina Kepecs, ki sta jo vodila Duda Kvitsiani in Sachin Ranade, je s to miško označila določene tipe nevronov v ACC s svetlobno aktiviranim proteinom - tehniko, znano kot optogenetsko označevanje.
Kadar koli so sijali svetlobo na možgane miši, s katerih so snemali, so se le označeni nevroni PV in SOM takoj odzvali z hitrim povečanjem aktivnosti, kar jim je omogočilo, da so jih raziskovalci izbrali iz velike raznolikosti celičnih odzivov, ki so jih videli v danem trenutku.
Skupina je zabeležila živčno aktivnost v ACC teh miši, medtem ko so se ukvarjale s krmljenjem.
Ugotovili so, da se PV in SOM inhibitorni nevroni odzivajo v času odločitve o iskanju hrane - z drugimi besedami, ali naj ostanejo in pijejo ali gredo in raziskujejo drugje. Natančneje, ko so miši vstopili na območje, kjer so lahko pobrali vodno nagrado, so se zaviralni nevroni SOM izklopili in vstopili v obdobje nizke aktivnosti, s čimer so se odprla vrata za pretok informacij v ACC.
Ko so se miši odločile zapustiti to območje in iskati drugje, so PV zaviralni nevroni sprožili in nenadoma ponastavili celično aktivnost.
"Možgani so zapleteni in nenehno aktivni, zato je smiselno, da ti dve vrsti zaviralnih internevronov definirata meje vedenja, kot je iskanje, odpiranje in nato zapiranje 'vrat' znotraj določenega nevronskega kroga s spremembami njihove aktivnosti," je rekel Kepecs.
To je pomemben napredek pri reševanju problema vedenjske nevroznanosti, ki ga znanstveniki imenujejo "živalski vrt z odzivom na skorjo".
Ko raziskovalci med vedenjem zabeležijo živčno aktivnost v skorji in ne vedo, s katere vrste nevronov snemajo, je videti zmeden niz odzivov.
To močno otežuje nalogo tolmačenja. Od tod tudi pomen rezultatov ekipe Kepecs, ki prvič kaže, da je mogoče določene vrste kortikalnih nevronov povezati s posebnimi vidiki vedenja.
»O možganih in vedenju razmišljamo z vidika ravni; kakšne so vrste celic in vezja ali omrežja, ki jih tvorijo; v katerih predelih možganov so; in kakšno vedenje modulirajo oni, «je dejal Kepecs.
"Z opazovanjem, da je aktivnost določenih tipov celic v predfrontalni skorji povezana z vedenjskim obdobjem, smo ugotovili povezavo med temi nivoji."
Vir: Laboratorij Cold Spring Harbor
