Une étude sur les souris suggère que des neurones spécifiques influencent le comportement Stay-or-Go
Les neuroscientifiques du Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) ont maintenant identifié les éléments clés du circuit qui contribuent à de telles décisions dans le cortex cingulaire antérieur (ACC), qui fait partie du cortex préfrontal.
Dans une étude publiée dans La nature, Adam Kepecs, Ph.D., et son équipe ont découvert, pour la première fois, des types de cellules cérébrales spécifiques à un modèle de comportement particulier chez la souris - un modèle «rester ou partir» appelé comportement de recherche de nourriture.
L'article montre que le déclenchement de deux types distincts de neurones inhibiteurs, appelés neurones somatostatine (SOM) et parvalbumine (PV), a une forte corrélation avec le début et la fin d'une période de comportement de recherche de nourriture.
Lier des types neuronaux spécifiques à des comportements bien définis s'est avéré extrêmement difficile.
«Il y a un grand écart dans nos connaissances entre notre compréhension des types de neurones en termes de leur emplacement physique et de leur place dans un circuit neuronal donné, et ce que ces neurones font réellement pendant le comportement», a déclaré Kepecs.
Une partie du problème est le défi technique de faire ces études sur des souris vivantes et se comportant librement.
La clé pour résoudre ce problème est un modèle de souris développé dans le laboratoire du Cold Spring Harbor Laboratory, dans lequel la souris a une modification génétique qui permet aux chercheurs de cibler une population spécifique de neurones avec n'importe quelle protéine d'intérêt.
Le groupe de Kepecs, dirigé par Duda Kvitsiani et Sachin Ranade, a utilisé cette souris pour étiqueter des types de neurones spécifiques dans l'ACC avec une protéine activée par la lumière - une technique connue sous le nom de marquage optogénétique.
Chaque fois qu'ils éclairaient le cerveau des souris à partir desquelles ils enregistraient, seuls les neurones PV et SOM marqués répondaient rapidement avec un pic d'activité, permettant aux chercheurs de les sélectionner parmi la vaste diversité de réponses cellulaires observées à un moment donné.
L'équipe a enregistré l'activité neuronale dans l'ACC de ces souris alors qu'elles se livraient à un comportement de recherche de nourriture.
Ils ont découvert que les neurones inhibiteurs de la PV et de la SOM répondaient à peu près au moment des décisions de recherche de nourriture - en d'autres termes, rester et boire ou aller explorer ailleurs. Plus précisément, lorsque les souris entraient dans une zone où elles pouvaient collecter une récompense en eau, les neurones inhibiteurs de la SOM se fermaient et entraient dans une période d'activité de faible niveau, ouvrant ainsi une «porte» pour que les informations circulent vers l'ACC.
Lorsque les souris ont décidé de quitter cette zone et de chercher ailleurs, les neurones inhibiteurs de PV ont déclenché et réinitialisé brusquement l'activité cellulaire.
«Le cerveau est complexe et continuellement actif, il est donc logique que ces deux types d'interneurones inhibiteurs définissent les limites d'un comportement tel que la recherche de nourriture, l'ouverture puis la fermeture de la« porte »dans un circuit neuronal particulier par des changements dans leur activité,» dit Kepecs.
Il s'agit d'une avancée importante, abordant un problème de neurosciences comportementales que les scientifiques appellent «le zoo de la réponse corticale».
Lorsque les chercheurs enregistrent l'activité neuronale dans le cortex pendant le comportement, et qu'ils ne savent pas de quel type de neurones ils enregistrent, un éventail ahurissant de réponses est observé.
Cela complique grandement la tâche d'interprétation. D'où l'importance des résultats de l'équipe Kepecs, montrant pour la première fois que des types spécifiques de neurones corticaux peuvent être liés à des aspects spécifiques du comportement.
«Nous pensons au cerveau et au comportement en termes de niveaux; quels sont les types de cellules et les circuits ou réseaux qu'elles forment; dans quelles régions du cerveau ils se trouvent; et quel comportement est modulé par eux », a déclaré Kepecs.
«En observant que l'activité de types de cellules spécifiques dans le cortex préfrontal est corrélée à une période comportementale, nous avons identifié un lien entre ces niveaux.»
Source: Laboratoire de Cold Spring Harbor
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