Πώς δύο κύριοι νευρωνικοί υποπληθυσμοί σε ένα τμήμα του θαλάμου του εγκεφάλου που ονομάζεται παρακοιλιακός πυρήνας συμμετέχουν στη δυναμική ρύθμιση των επιδιώξεων στόχων.
Η πείνα μπορεί να οδηγήσει σε μια κατάσταση παρακίνησης που οδηγεί ένα ζώο σε μια επιτυχημένη επιδίωξη ενός στόχου – αναζήτηση τροφής και εύρεση τροφής. Σε μια εξαιρετικά νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Current Biology, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Αλαμπάμα στο Μπέρμιγχαμ και το Εθνικό Ινστιτούτο Ψυχικής Υγείας ή NIMH, περιγράφουν πώς δύο κύριοι νευρωνικοί υποπληθυσμοί σε ένα τμήμα του θαλάμου του εγκεφάλου που ονομάζεται παρακοιλιακός πυρήνας συμμετέχουν στη δυναμική ρύθμιση των επιδιώξεων στόχων. Αυτή η έρευνα παρέχει μια εικόνα για τους μηχανισμούς με τους οποίους ο εγκέφαλος παρακολουθεί τις καταστάσεις κινήτρων για να διαμορφώσει οργανικές ενέργειες.
Για τη μελέτη, τα ποντίκια έπρεπε πρώτα να εκπαιδευτούν σε μια συμπεριφορά που μοιάζει με τροφή, χρησιμοποιώντας ένα μακρύ περίβλημα σαν διάδρομο που είχε μια ζώνη ενεργοποίησης στο ένα άκρο και μια ζώνη ανταμοιβής στο άλλο άκρο, σε απόσταση μεγαλύτερη από 4 πόδια. Τα ποντίκια έμαθαν να περιμένουν σε μια ζώνη ενεργοποίησης για δύο δευτερόλεπτα, έως ότου ένα ηχητικό σήμα πυροδότησε την έναρξη της εργασίας συμπεριφοράς που μοιάζει με αναζήτηση τροφής. Ένα ποντίκι θα μπορούσε στη συνέχεια να προχωρήσει με τον δικό του ρυθμό στη ζώνη ανταμοιβής για να λάβει μια μικρή γουλιά Ensure με γεύση φράουλα.
Για να τερματιστεί η δοκιμή, τα ποντίκια έπρεπε να φύγουν από τη ζώνη ανταμοιβής και να επιστρέψουν στην περιοχή σκανδάλης, για να περιμένουν ένα άλλο ηχητικό σήμα. Τα ποντίκια έμαθαν γρήγορα και ήταν ιδιαίτερα αφοσιωμένα, όπως φαίνεται από την ολοκλήρωση μεγάλου όγκου δοκιμών κατά τη διάρκεια της εκπαίδευσης. Στη συνέχεια, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν οπτική φωτομετρία και τον αισθητήρα ασβεστίου GCaMP για να παρακολουθούν συνεχώς τη δραστηριότητα δύο σημαντικών νευρωνικών υποπληθυσμών του παρακοιλιακού πυρήνα ή PVT, κατά την προσέγγιση ανταμοιβής από τη ζώνη ενεργοποίησης στη ζώνη ανταμοιβής και κατά τον τερματισμό της δοκιμής από τη ζώνη ανταμοιβής πίσω στη ζώνη ενεργοποίησης μετά από μια γεύση φαγητού με γεύση φράουλα.
Τα πειράματα περιλαμβάνουν την εισαγωγή μιας οπτικής ίνας στον εγκέφαλο ακριβώς στο PVT για τη μέτρηση της απελευθέρωσης ασβεστίου, ενός σήματος νευρικής δραστηριότητας. Οι δύο υποπληθυσμοί στον παρακοιλιακό πυρήνα αναγνωρίζονται από την παρουσία ή την απουσία του υποδοχέα ντοπαμίνης D2, που σημειώνεται είτε ως PVTD2(+) είτε ως PVTD2(–), αντίστοιχα. Η ντοπαμίνη είναι ένας νευροδιαβιβαστής που επιτρέπει στους νευρώνες να επικοινωνούν μεταξύ τους.
«Ανακαλύψαμε ότι οι νευρώνες PVTD2(+) και PVTD2(–) κωδικοποιούν την εκτέλεση και τον τερματισμό ενεργειών προσανατολισμένων στον στόχο, αντίστοιχα», δήλωσε η Sofia Beas, Ph.D., επίκουρη καθηγήτρια στο Τμήμα Νευροβιολογίας UAB. «Επιπλέον, η δραστηριότητα στον νευρωνικό πληθυσμό PVTD2(+) αντικατόπτριζε παραμέτρους κινήτρων όπως το σφρίγος και τον κορεσμό». Συγκεκριμένα, οι νευρώνες PVTD2(+) παρουσίασαν αυξημένη δραστηριότητα κατά την προσέγγιση ανταμοιβής και μειωμένη δραστηριότητα κατά τον τερματισμό της δοκιμής. Αντίθετα, οι νευρώνες PVTD2(–) εμφάνισαν μειωμένη δραστηριότητα κατά την προσέγγιση ανταμοιβής και αυξημένη δραστηριότητα κατά τον τερματισμό της δοκιμής.
“Αυτό είναι νέο γιατί οι άνθρωποι δεν γνώριζαν ότι υπήρχε ποικιλομορφία στους νευρώνες PVT”, είπε ο Beas. “Σε αντίθεση με την πεποίθηση δεκαετιών ότι το PVT είναι ομοιογενές, βρήκαμε ότι, παρόλο που είναι οι ίδιοι τύποι κυττάρων (και τα δύο απελευθερώνουν τον ίδιο νευροδιαβιβαστή, γλουταμινικό), οι νευρώνες PVTD2(+) και PVTD2(–) κάνουν πολύ διαφορετικές δουλειές Επιπλέον, τα ευρήματα από τη μελέτη μας είναι εξαιρετικά σημαντικά καθώς βοηθούν στην ερμηνεία αντιφατικών και συγκεχυμένων ευρημάτων στη βιβλιογραφία σχετικά με τη λειτουργία του PVT.”
Για πολύ καιρό, οι θαλαμικές περιοχές όπως το PVT θεωρούνταν απλώς ένας σταθμός αναμετάδοσης στον εγκέφαλο. Οι ερευνητές συνειδητοποιούν τώρα, λέει ο Beas, ότι το PVT επεξεργάζεται πληροφορίες, μεταφράζοντας τις καταστάσεις αναγκών που προέρχονται από τον υποθαλάμο σε κινητήρια σήματα μέσω προβολών αξόνων – συμπεριλαμβανομένων των αξόνων PVTD2(+) και PVTD2(-) στον επικλινή πυρήνα ή NAc. Το NAc διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στη μάθηση και την εκτέλεση συμπεριφορών προσανατολισμένων στον στόχο. Ένας άξονας είναι μια μακρά επέκταση σαν καλώδιο από ένα σώμα κυττάρου νευρώνα που μεταφέρει το σήμα του νευρώνα σε έναν άλλο νευρώνα.
Οι ερευνητές έδειξαν ότι αυτές οι αλλαγές στη δραστηριότητα των νευρώνων στο PVT μεταδόθηκαν στο NAc μετρώντας τη νευρική δραστηριότητα με μια οπτική ίνα που έχει εισαχθεί εκεί όπου τα άκρα των αξόνων PVT φτάνουν στους νευρώνες NAc. Η δυναμική δραστηριότητας στα τερματικά PVT-NAc αντικατόπτριζε σε μεγάλο βαθμό τη δυναμική δραστηριότητας που είδαν οι ερευνητές στους νευρώνες PVT—δηλαδή αυξημένο σήμα δραστηριότητας νευρώνων του PVTD2(+) κατά την προσέγγιση ανταμοιβής και αυξημένη δραστηριότητα νευρώνων του PVTD2(–) κατά τον τερματισμό της δοκιμής.
“Συλλογικά, τα ευρήματά μας υποδηλώνουν έντονα ότι τα χαρακτηριστικά που σχετίζονται με τα κίνητρα και η κωδικοποίηση των στοχευμένων ενεργειών των οπίσθιων νευρώνων PVTD2(+) και PVTD2(-) αναμεταδίδονται στο NAc μέσω των αντίστοιχων τερματικών τους”, είπε ο Beas. Κατά τη διάρκεια κάθε συνεδρίας εγγραφής με ποντίκι, οι ερευνητές κατέγραφαν 8 έως 10 δείγματα δεδομένων ανά δευτερόλεπτο, με αποτέλεσμα ένα πολύ μεγάλο σύνολο δεδομένων. Επιπλέον, αυτοί οι τύποι εγγραφών υπόκεινται σε πολλές πιθανές συγχυτικές μεταβλητές.
Ως εκ τούτου, η ανάλυση αυτών των δεδομένων ήταν μια άλλη νέα πτυχή αυτής της μελέτης, μέσω της χρήσης ενός νέου και ισχυρού στατιστικού πλαισίου που βασίζεται στη Λειτουργική Γραμμική Μικτή Μοντελοποίηση που λαμβάνει υπόψη τη μεταβλητότητα των εγγραφών και μπορεί να διερευνήσει τις σχέσεις μεταξύ των αλλαγών.
Διαβάστε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις για την υγεία από την Ελλάδα και τον ΚόσμοΑκολουθήστε το healthweb.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις
