Pētījums ar pelēm ierosina specifiskus neironus ietekmēt uzvedību, kas paliek nemainīga
Neirozinātnieki no Cold Spring Harbour Laboratory (CSHL) tagad ir identificējuši galvenos ķēdes elementus, kas veicina šādu lēmumu pieņemšanu prefrontālās garozas priekšējā cingulārajā garozā (ACC).
Gadā publicētajā pētījumā Daba, Ādams Kepecs, Ph.D., un viņa komanda pirmo reizi atklāja specifiskus smadzeņu šūnu tipus noteiktam peles uzvedības modelim - “palik vai ej” modeli, ko sauc par barības uzvedību.
Darbs parāda, ka divu atšķirīgu inhibējošo neironu, kas pazīstami kā somatostatīna (SOM) un parvalbumīna (PV) neironi, šaušanai ir cieša korelācija ar barības uzvedības perioda sākumu un beigām.
Īpašu neironu tipu saistīšana ar precīzi definētu uzvedību ir izrādījusies ārkārtīgi sarežģīta.
"Mūsu zināšanās ir liela plaisa starp izpratni par neironu tipiem attiecībā uz to fizisko atrašanās vietu un vietu jebkurā konkrētajā nervu ķēdē, un to, ko šie neironi faktiski dara uzvedības laikā," sacīja Kepecs.
Daļa no problēmas ir tehniskais izaicinājums, veicot šos pētījumus ar dzīvām, brīvi uzvedošām pelēm.
Šīs problēmas risināšanas atslēga ir Cold Spring Harbor laboratorijas laboratorijā izstrādātais peles modelis, kurā pelei ir ģenētiska modifikācija, kas ļauj pētniekiem mērķēt uz noteiktu neironu populāciju ar jebkuru interesējošu olbaltumvielu.
Kepecs grupa, kuru vada Duda Kvitsiani un Sachin Ranade, izmantoja šo peli, lai iezīmētu specifiskus neironu tipus ACC ar gaismā aktivētu olbaltumvielu - metodi, kas pazīstama kā optoģenētiskā marķēšana.
Ikreiz, kad viņi spīdēja uz pelēm, no kurām viņi ierakstīja, smadzenes, tikai iezīmētie PV un SOM neironi ātri reaģēja ar strauju aktivitāti, ļaujot pētniekiem tos izvēlēties no milzīgās šūnu reakciju daudzveidības, kas redzamas jebkurā brīdī.
Komanda reģistrēja neironu aktivitāti šo pelēm ACC laikā, kad viņi iesaistījās barības meklējumos.
Viņi atklāja, ka PV un SOM nomācošie neironi reaģēja aptuveni laikā, kad tika pieņemti lēmumi par barību, citiem vārdiem sakot, vai palikt un dzert, vai doties un izpētīt citur. Konkrēti, kad peles iegāja apgabalā, kur tās varēja iegūt ūdens atlīdzību, SOM inhibējošie neironi izslēdzās un ieguva zemas aktivitātes periodu, tādējādi atverot “vārtus”, lai informācija varētu ieplūst ACC.
Kad peles nolēma atstāt šo teritoriju un meklēt citur, PV inhibējošie neironi izšāva un pēkšņi atjaunoja šūnu aktivitāti.
"Smadzenes ir sarežģītas un nepārtraukti aktīvas, tāpēc ir jēga, ka šie divi inhibējošo interneuronu veidi nosaka tādas uzvedības robežas kā" vārtu "barošana, atvēršana un pēc tam aizvēršana noteiktā neironu ķēdē, mainot viņu darbību," teica Kepecs.
Tas ir svarīgs progress, risinot uzvedības neirozinātņu problēmu, kuru zinātnieki sauc par “garozas atbildes zooloģisko dārzu”.
Kad pētnieki uzvedības laikā reģistrē neironu aktivitāti garozā un nezina, kāda veida neironus viņi reģistrē, ir redzams mulsinošs atbilžu klāsts.
Tas ievērojami sarežģī interpretācijas uzdevumu. No tā izriet Kepecs komandas rezultātu nozīme, pirmo reizi parādot, ka konkrētus garozas neironu tipus var saistīt ar konkrētiem uzvedības aspektiem.
“Mēs domājam par smadzenēm un uzvedību līmeņu izteiksmē; kādi ir šūnu tipi un to veidotās shēmas vai tīkli; kuros smadzeņu reģionos viņi atrodas; un kādu uzvedību viņi modulē, ”sacīja Kepecs.
"Novērojot, ka noteiktu šūnu tipu aktivitāte prefrontālajā garozā ir saistīta ar uzvedības periodu, mēs esam identificējuši saikni starp šiem līmeņiem."
Avots: Cold Spring Harbor laboratorija
