Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

En viktig pause: Neuroner i hjernens striatum kan bidra til å regulere respons på uventede stimuli

Anonim

Å endre vår oppførsel basert på uventede tegn fra vårt miljø er en viktig del av overlevelse. Evnen til å slippe det du gjør når forholdene krever det, kan bety forskjellen mellom å unngå et fartfartsselskap eller bli rammet av det. En ny studie ved Okinawa Institute of Science og Technology Graduate University (OIST) har delved inn i en hjernemekanisme som kan regulere slik tilpasning.

annonse


I studien, som ble publisert i eLife, undersøkte forskere ledet av Dr. Stefano Zucca ved OIST Neurobiology Research Unit nerveceller i striatum, en hjerneområde involvert i bevegelse og motivasjon. Her er nerveceller kalt kolinergiske interneuroner (CIN) i en nær konstant aktivitetsstatus, og frigjør et kjemikalie kalt acetylkolin hver gang de brenner. Men hvis hjernen får et uventet stimulus fra utsiden av kroppen - for eksempel en oppsiktsvekkende lyd - vil CINs kort stoppe å skyte.

"Formålet med disse pausene er et mysterium, " sa senior forfatter prof. Jeff Wickens. "Vi ønsket å vite, hva gjør disse pauser?" For å finne ut, manipulerte hans team CIN-aktivitet med en metode som kalles optogenetikk. De brukte et virus for å erstatte deler av disse neuronernes DNA med gener som koder for lysfølsomme ionkanaler. Optiske filamenter ble deretter implantert inn i musens striatum. Ved å skinne en laserstråle inn i cellen langs filamentene, kunne forskerne bytte CINene til aktiv eller inaktiv modus når musene beveget seg rundt buret deres, slik at de kunne generere pauser ved CIN-avfyring etter ønske.

Det neste trinnet var den mest utfordrende: Bruk av elektroder satt inn i enkle nerveceller for å registrere de elektriske impulser som ble generert under pausene. Tidligere studier registrert fra utsiden av nevroner, som kun kan generere begrenset informasjon om impulser de genererer. For å få et klart innspill av elektrisk potensial behøvde laget direkte målinger fra innsiden av cellen. Det er lettere sagt enn gjort: "Du må lage hull i en enkelt celle og feste en sonde uten å skade det, " sa Wickens. "Det er ekstremt fint arbeid som Dr. Zucca perfeksjonert."

Når de genererte pausene i CIN-aktivitet, observert forskerne en knock-on effekt på nevronene som CINs kobler seg til - neuroner kalt spiny projection neurons (SPNs), som igjen sender signaler fra striatum til resten av hjernen. Under pausene, fordi SPN-neuroner mottok lavere stimulering fra CIN, var de mindre sannsynlig å brenne seg, viste studien. Disse pausene gir deg forstyrrende hendelsesbetydning ved effektivt å dempe striatumens utgangssignaler.

Stoppene og starter i CIN-aktivitet kan være en mekanisme for å kontrollere hvordan dyr reagerer på stimuli fra deres miljø, sier Wickens. For eksempel sa han: "Denne mekanismen kan regulere hvordan et dyr slutter å spise når det hører en ukjent lyd."

"CINene utgjør bare 1% av cellene i striatumet, men de har stor innflytelse, " sa prof. Wickens. "De er viktige i å gjøre endringer i atferd, og spille en rolle i bevegelsessykdommer som Parkinsons sykdom når de har feil."

Forskerne planlegger nå å utforske fenomenet mer detaljert. "Neste vil vi gjerne se om denne pause skjer overalt i striatum samtidig, eller om den er begrenset til bestemte steder, " sier prof. Wickens. Det vil bidra til å avdekke hvordan det påvirker atferd fra øyeblikk til øyeblikk, legger han til.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Okinawa Institutt for vitenskap og teknologi (OIST) Graduate University . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Stefano Zucca, Aya Zucca, Takashi Nakano, Sho Aoki, Jeffery Wickens. Pauser i kolinergisk internuronfire utøver en inhibitorisk kontroll på striatalutgang in vivo . eLife, 2018; 7 DOI: 10.7554 / eLife.32510