Fareler Çalışması Belirli Nöronların Kalma veya Kalma Davranışını Etkilediğini Öneriyor

Bir şeyler atıştırmak veya dinlenmek için koltuktan kalkma ve kanallarda gezinme gibi günlük kararlar, beyinde hangi tür sinir hücresinin aktive edildiğinden etkilenebilir.

Cold Spring Harbor Laboratuvarı'ndan (CSHL) nörobilimciler, prefrontal korteksin bir parçası olan ön singulat kortekste (ACC) bu tür kararlara katkıda bulunan anahtar devre unsurlarını belirlediler.

Yayınlanan bir çalışmada Doğa, Adam Kepecs, Ph.D. ve ekibi, ilk kez, farelerde belirli bir davranış kalıbına özgü beyin hücresi tiplerini keşfettiler - "kal ya da git" kalıbı, yiyecek arama davranışı olarak adlandırıldı.

Makale, somatostatin (SOM) ve parvalbumin (PV) nöronları olarak bilinen iki farklı inhibitör nöron türünün ateşlenmesinin, yiyecek arama davranışı döneminin başlangıcı ve bitişi ile güçlü bir korelasyona sahip olduğunu göstermektedir.

Belirli nöron türlerini iyi tanımlanmış davranışlara bağlamanın son derece zor olduğu kanıtlanmıştır.

Kepecs, "Fiziksel konumları ve herhangi bir sinir devresindeki yerleri açısından nöron türlerini anlamamız ile bu nöronların davranış sırasında gerçekte ne yaptıkları arasında bizim bilgilerimizde büyük bir boşluk var" dedi.

Sorunun bir kısmı, bu çalışmaları canlı, özgürce davranan farelerde yapmanın teknik zorluğudur.

Bu problemi çözmenin anahtarı, Cold Spring Harbor Laboratuvarı laboratuvarında geliştirilen bir fare modelidir; burada farenin, araştırmacıların belirli bir nöron popülasyonunu ilgilenilen herhangi bir proteinle hedeflemesine izin veren bir genetik modifikasyona sahip olduğu.

Duda Kvitsiani ve Sachin Ranade liderliğindeki Kepecs'in grubu, bu fareyi ACC'deki belirli nöron türlerini ışıkla aktive olan bir proteinle etiketlemek için kullandı - optogenetik etiketleme olarak bilinen bir teknik.

Kayıt yaptıkları farelerin beyinlerine ışık tuttuklarında, yalnızca etiketli PV ve SOM nöronları, aktivitede ani bir artışla yanıt verdi ve araştırmacıların onları herhangi bir anda görülen çok çeşitli hücresel tepkiler arasından seçmesini sağladı.

Ekip, yiyecek arama davranışıyla meşgulken bu farelerin ACC'sindeki sinirsel aktivite kaydetti.

PV ve SOM inhibe edici nöronların, yiyecek arama kararları sırasında tepki verdiğini keşfettiler - başka bir deyişle, kalmak ve içmek ya da başka bir yere gidip keşfe çıkmak. Spesifik olarak, fareler bir su ödülü toplayabilecekleri bir alana girdiklerinde, SOM engelleyici nöronlar kapandı ve düşük seviyeli bir aktivite dönemine girdi, böylece bilgilerin ACC'ye akması için bir "kapı" açtı.

Fareler o bölgeyi terk etmeye ve başka bir yere bakmaya karar verdiğinde, PV inhibe edici nöronlar ateşlendi ve aniden hücre aktivitesini sıfırladı.

"Beyin karmaşık ve sürekli aktiftir, bu nedenle bu iki tür engelleyici internöronun, aktivitelerindeki değişiklikler yoluyla belirli bir sinir devresindeki 'geçidi' arama, açma ve daha sonra kapatma gibi bir davranışın sınırlarını tanımlaması mantıklıdır." dedi Kepecs.

Bu, davranışsal sinirbilimde bilim adamlarının "kortikal yanıt hayvanat bahçesi" dediği bir soruna değinen önemli bir ilerlemedir.

Araştırmacılar, davranış sırasında korteksteki sinirsel aktiviteyi kaydettiklerinde ve hangi tür nöronlardan kayıt yaptıklarını bilmediklerinde, şaşırtıcı bir yanıt dizisi görülür.

Bu, yorumlama görevini büyük ölçüde karmaşıklaştırır. Bu nedenle, Kepecs ekibinin sonuçlarının önemi, ilk kez belirli kortikal nöron tiplerinin davranışın belirli yönleriyle bağlantılı olabileceğini gösteriyor.

“Beyni ve davranışı seviyeler açısından düşünüyoruz; hücre türleri ve oluşturdukları devreler veya ağlar; beynin hangi bölgelerinde bulundukları; ve hangi davranış onlar tarafından modüle ediliyor, ”dedi Kepecs.

"Prefrontal korteksteki belirli hücre tiplerinin aktivitesinin davranışsal bir dönemle ilişkili olduğunu gözlemleyerek, bu seviyeler arasında bir bağlantı belirledik."

Kaynak: Cold Spring Harbor Laboratuvarı