Language
banner

Notizia

Casa > Notizia > Contenuto
Feb 19, 2024

Lungo

Natura volume 617, pagine 548–554 (2023) Citare questo articolo

13mila accessi

266 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

I cambiamenti nei modelli di attività all'interno della corteccia prefrontale mediale consentono ai roditori, ai primati non umani e agli esseri umani di aggiornare il proprio comportamento per adattarsi ai cambiamenti nell'ambiente, ad esempio durante i compiti cognitivi1,2,3,4,5. I neuroni inibitori che esprimono parvalbumina nella corteccia prefrontale mediale sono importanti per apprendere nuove strategie durante un compito di cambio di regole6,7,8, ma le interazioni del circuito che cambiano le dinamiche della rete prefrontale dal mantenimento all'aggiornamento dei modelli di attività legati al compito rimangono sconosciute. Qui descriviamo un meccanismo che collega i neuroni che esprimono parvalbumina, una nuova connessione inibitoria callosa e cambiamenti nelle rappresentazioni dei compiti. Mentre l’inibizione non specifica di tutte le proiezioni callose non impedisce ai topi di apprendere i cambiamenti di regole né di interrompere l’evoluzione dei modelli di attività, l’inibizione selettiva solo delle proiezioni callose dei neuroni che esprimono parvalbumina compromette l’apprendimento dei cambiamenti di regole, desincronizza l’attività della frequenza gamma necessaria per l’apprendimento8 e sopprime la riorganizzazione dei modelli di attività prefrontale che normalmente accompagna l'apprendimento basato sul cambiamento delle regole. Questa dissociazione rivela come le proiezioni callose che esprimono parvalbumina cambiano la modalità operativa dei circuiti prefrontali dal mantenimento all'aggiornamento trasmettendo la sincronia gamma e bloccando la capacità di altri input callosili di mantenere rappresentazioni neurali precedentemente stabilite. Pertanto, le proiezioni callose originate dai neuroni che esprimono parvalbumina rappresentano un locus circuitale chiave per comprendere e correggere i deficit nella flessibilità comportamentale e nella sincronia gamma che sono stati implicati nella schizofrenia e nelle condizioni correlate9,10.

Gli organismi devono aggiornare continuamente le loro strategie comportamentali per adattarsi ai cambiamenti nell’ambiente. La perseverazione inappropriata su strategie obsolete è un segno distintivo di condizioni come la schizofrenia e il disturbo bipolare e si manifesta classicamente nel Wisconsin card sorting task11 (WCST). È ben documentato che la corteccia prefrontale è responsabile di tale controllo cognitivo flessibile, fornendo il mantenimento attivo delle rappresentazioni di regole o obiettivi12,13,14, il gating adattivo di queste rappresentazioni15 e la distorsione dall'alto verso il basso dell'elaborazione sensoriale attraverso un'ampia interconnettività con altri regioni del cervello16,17. Gli studi hanno dimostrato che all'interno della corteccia prefrontale mediale (mPFC), la normale funzione degli interneuroni che esprimono parvalbumina (PV) è necessaria affinché i topi eseguano compiti di "cambio di regole", che, simili al WCST, implicano l'identificazione di cambiamenti di regole non suggeriti e l'apprendimento di nuove regole. regole che utilizzano segnali precedentemente irrilevanti per i risultati dello studio6,7. Inoltre, gli interneuroni PV hanno un ruolo chiave nel generare attività ritmica sincronizzata nella gamma delle frequenze gamma (intorno a 40 Hz)18,19. Infatti, durante le attività di spostamento delle regole, la sincronia dell'attività di frequenza gamma tra gli interneuroni PV nell'mPFC sinistro e destro aumenta dopo le prove di errore, ovvero quando i topi ricevono feedback che una regola precedentemente appresa è diventata obsoleta, interrompendo optogeneticamente questa sincronizzazione. provoca perseveranza8. Tuttavia, le relazioni di base tra circuiti (connessioni sinaptiche), dinamiche di rete (sincronia gamma interemisferica) e rappresentazioni neurali (cambiamenti dipendenti dal compito nei modelli di attività) rimangono sconosciute.

Si presume comunemente che la sincronia gamma venga trasmessa attraverso le regioni mediante sinapsi eccitatorie20, che sono la forma predominante di comunicazione a lungo raggio nella corteccia. Tuttavia, abbiamo esplorato un'ipotesi alternativa suggerita da recenti descrizioni di connessioni a lungo raggio di rilascio di acido γ-aminobutirrico (GABAergico) originate dai neuroni PV in mPFC21. Nello specifico, abbiamo prima dimostrato che i neuroni che esprimono PV nell'mPFC danno origine a sinapsi GABAergiche callose nell'mPFC controlaterale (Fig. 1). Abbiamo identificato questo collegamento anatomico iniettando AAV-EF1α-DIO-ChR2-eYFP in un mPFC di topi PV-cre e osservato terminali PV marcati viralmente nel PFC controlaterale, in particolare negli strati profondi 5 e 6 (Fig. 1a). Per caratterizzare questa proiezione PV callosa e i suoi neuroni riceventi, abbiamo eseguito registrazioni nell'mPFC controlaterale (Fig. 1b). Abbiamo scoperto che le proiezioni PV callose innervano i neuroni piramidali (identificati sulla base della loro morfologia e fisiologia a picchi non rapidi; 31 su 75 collegati) ma non i neuroni a picchi rapidi (0 su 18 collegati) (Fig. 1d). I treni ritmici della stimolazione optogenetica del terminale PV hanno suscitato potenziali postsinaptici inibitori bloccati nel tempo (IPSP) nei neuroni piramidali ChR2 negativi (Fig. 1e), che non sono stati bloccati dagli antagonisti dei recettori glutammatergici 6-ciano-7-nitrochinossalina-2,3 -dione sale disodico (CNQX) (10 μM) e acido d-2-ammino-5-fosfonopentanoico (APV) (50 μM), ma sono stati completamente aboliti dall'applicazione nel bagno dell'antagonista del recettore dell'acido γ-aminobutirrico di tipo A (GABAA) gabazina (10 μM; Fig. 1e, f). Per caratterizzare ulteriormente i target specifici delle sinapsi PV callosal mPFC, abbiamo iniettato la subunità B (CTb) della tossina del colera coniugata con colorante fluorescente in quattro target a valle di mPFC, quindi registrati da neuroni mPFC marcati retrogradamente che proiettano al mPFC controlaterale (ovvero, controlaterale a dove sono state eseguite le registrazioni e ipsilaterale all'iniezione AAV-DIO-ChR2), striato dorsale, talamo mediodorsale (MD) o nucleo accumbens (NAc) (Dati estesi Fig. 1b-k). Dopo un singolo impulso luminoso di 5 ms per attivare optogeneticamente i terminali PV+ callosili in presenza di antagonisti glutammatergici (20 μM 6,7-dinitroquinoxaline-2,3-dione (DNQX) e 50 μM APV), abbiamo osservato IPSP bloccati nel tempo in 22 neuroni piramidali che proiettano MD su 22, rispetto a 0 su 18 neuroni piramidali che proiettano callosalmente, 0 su 21 neuroni piramidali che proiettano accumbens e 7 su 24 neuroni piramidali che proiettano lo striato dorsale.

CONDIVIDERE

Indietro: Cos'è il pigtail in fibra ottica?

Prossimo: Morte cellulare per apoptosi in corso di malattia: comprensione attuale del NCCD 2023

ULTIME NOTIZIE