Hiirte uuring soovitab spetsiifilisi neuroneid mõjutada püsimist või jätkumist
Cold Spring Harbouri laboratooriumi (CSHL) neuroteadlased on nüüd kindlaks teinud peamised vooluahela elemendid, mis aitavad kaasa selliste otsuste langetamisele eesmises tsingulaarkoores (ACC), mis on osa prefrontaalsest ajukoorest.
Aastal avaldatud uuringus Loodus, Doktor Adam Kepecs ja tema meeskond avastasid esmakordselt spetsiifilised ajurakkude tüübid hiirte konkreetse käitumismustri jaoks - "jää või mine" muster, mida nimetatakse toitumiskäitumiseks.
Paber näitab, et kahe erineva tüüpi inhibeerivate neuronite, tuntud kui somatostatiini (SOM) ja parvalbumiini (PV), vallandamisel on tugev seos toitumisega seotud käitumise perioodi alguse ja lõpuga.
Spetsiifiliste neuronitüüpide seostamine täpselt määratletud käitumisega on osutunud äärmiselt keeruliseks.
"Meie teadmistes on suur lõhe neuronitüüpide mõistmisel nende füüsilise asukoha ja koha suhtes igas närviringis ning selle vahel, mida need neuronid käitumise ajal tegelikult teevad," ütles Kepecs.
Osa probleemist on nende uuringute läbiviimise tehniline väljakutse elusate, vabalt käituvate hiirtega.
Selle probleemi lahendamise võti on Cold Spring Harbouri laboratooriumi laboris välja töötatud hiiremudel, milles hiirel on geneetiline modifikatsioon, mis võimaldab uurijatel sihtida konkreetset neuronipopulatsiooni mis tahes huvitava valguga.
Kepecsi rühm, mida juhivad Duda Kvitsiani ja Sachin Ranade, kasutas seda hiirt ACC spetsiifiliste neuronitüüpide märgistamiseks valgusega aktiveeritud valguga - tehnika, mida nimetatakse optogeneetiliseks märgistamiseks.
Alati, kui nad paistsid valgust hiirte ajule, kellelt nad salvestasid, reageerisid ainult märgistatud PV ja SOM neuronid kiiresti aktiivsusega, võimaldades teadlastel neid välja valida igal hetkel nähtavast rakuvastuste suurest hulgast.
Meeskond registreeris nende hiirte ACC-s närviaktiivsust, kui nad tegelesid toitumisega.
Nad avastasid, et PV ja SOM-i inhibeerivad neuronid reageerisid toiduotsingu otsuste ajal - teisisõnu, kas jääda või juua või minna mujale uudistama. Täpsemalt, kui hiired sisenesid piirkonda, kus nad said koguda veetasu, lülitati SOM-i inhibeerivad neuronid välja ja sisenesid madala aktiivsusega perioodi, avades seeläbi teabe värava ACC-sse voolamiseks.
Kui hiired otsustasid sellelt piirkonnalt lahkuda ja mujalt otsida, tulistasid PV-d inhibeerivad neuronid ja nullisid raku aktiivsuse järsult.
"Aju on keeruline ja pidevalt aktiivne, seega on mõistlik, et need kahte tüüpi inhibeerivad interneuronid määratlevad sellise käitumise piirid nagu" värava "otsimine, avamine ja seejärel sulgemine teatud närviringluses nende aktiivsuse muutuste kaudu," ütles Kepecs.
See on oluline edasiminek, mis käsitleb käitumusliku neuroteaduse probleemi, mida teadlased nimetavad "kortikaalse reageerimise loomaaiaks".
Kui teadlased registreerivad käitumise ajal ajukoores närviaktiivsust ja nad ei tea, millist tüüpi neuroneid nad registreerivad, on näha hämmastavat vastuste massiivi.
See raskendab suuliselt tõlgendamise ülesannet. Siit tuleneb Kepecsi meeskonna tulemuste olulisus, näidates esmakordselt, et konkreetseid kortikaalsete neuronite tüüpe saab seostada käitumise konkreetsete aspektidega.
"Me mõtleme ajule ja käitumisele tasemete osas; mis on rakutüübid ja nende moodustatud ahelad või võrgud; millistes ajupiirkondades nad asuvad; ja millist käitumist nad moduleerivad, ”ütles Kepecs.
"Jälgides, et konkreetsete rakutüüpide aktiivsus prefrontaalses ajukoores on korrelatsioonis käitumisperioodiga, oleme tuvastanud seose nende tasemete vahel."
Allikas: Cold Spring Harbouri labor
