Nghiên cứu về chuột đề xuất ảnh hưởng của tế bào thần kinh cụ thể đối với hành vi ở lại hoặc đi
Các nhà khoa học thần kinh từ Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor (CSHL) hiện đã xác định được các yếu tố mạch quan trọng góp phần vào các quyết định như vậy trong vỏ não trước (ACC), một phần của vỏ não trước.
Trong một nghiên cứu được xuất bản trong Thiên nhiênTiến sĩ Adam Kepecs và nhóm của ông đã lần đầu tiên phát hiện ra các loại tế bào não cụ thể đối với một mô hình hành vi cụ thể ở chuột - mô hình “ở lại hoặc đi” được gọi là hành vi kiếm ăn.
Bài báo chỉ ra rằng việc bắn ra hai loại tế bào thần kinh ức chế khác nhau, được gọi là tế bào thần kinh somatostatin (SOM) và tế bào thần kinh parvalbumin (PV), có mối tương quan chặt chẽ với sự bắt đầu và kết thúc của hành vi kiếm ăn.
Việc liên kết các loại tế bào thần kinh cụ thể với các hành vi được xác định rõ ràng đã tỏ ra vô cùng khó khăn.
Kepecs cho biết: “Có một khoảng cách lớn trong kiến thức của chúng tôi giữa hiểu biết của chúng tôi về các loại nơ-ron về vị trí thực tế và vị trí của chúng trong bất kỳ mạch thần kinh nhất định nào và những gì các nơ-ron này thực sự làm trong quá trình cư xử”.
Một phần của vấn đề là thách thức kỹ thuật khi thực hiện những nghiên cứu này trên những con chuột sống tự do.
Chìa khóa để giải quyết vấn đề đó là một mô hình chuột được phát triển trong phòng thí nghiệm của Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor, trong đó con chuột được biến đổi gen cho phép các nhà điều tra nhắm mục tiêu vào một quần thể tế bào thần kinh cụ thể với bất kỳ loại protein nào quan tâm.
Nhóm Kepecs, do Duda Kvitsiani và Sachin Ranade dẫn đầu, đã sử dụng con chuột này để gắn nhãn các loại nơ-ron cụ thể trong ACC bằng một protein kích hoạt ánh sáng - một kỹ thuật được gọi là gắn thẻ di truyền quang học.
Bất cứ khi nào họ chiếu ánh sáng vào não của những con chuột mà họ đang ghi âm, chỉ các tế bào thần kinh PV và SOM được gắn thẻ mới phản ứng kịp thời với hoạt động tăng đột biến, cho phép các nhà nghiên cứu chọn ra chúng khỏi sự đa dạng rộng lớn của các phản ứng tế bào được thấy tại bất kỳ thời điểm nào.
Nhóm nghiên cứu đã ghi lại hoạt động thần kinh trong ACC của những con chuột này khi chúng thực hiện hành vi kiếm ăn.
Họ phát hiện ra rằng các tế bào thần kinh ức chế PV và SOM phản ứng vào khoảng thời gian quyết định kiếm ăn - nói cách khác là ở lại và uống rượu hay đi khám phá nơi khác. Cụ thể, khi những con chuột đi vào khu vực mà chúng có thể thu thập phần thưởng là nước, các tế bào thần kinh ức chế SOM sẽ ngừng hoạt động và bước vào giai đoạn hoạt động ở mức độ thấp, từ đó mở ra một 'cánh cổng' để thông tin đến ACC.
Khi những con chuột quyết định rời khỏi khu vực đó và tìm nơi khác, các tế bào thần kinh ức chế PV sẽ kích hoạt và đột ngột thiết lập lại hoạt động của tế bào.
“Bộ não hoạt động phức tạp và liên tục, do đó, hai loại tế bào thần kinh ức chế này xác định ranh giới của một hành vi như kiếm ăn, mở và sau đó đóng 'cánh cổng' trong một mạch thần kinh cụ thể thông qua những thay đổi trong hoạt động của chúng," Kepecs nói.
Đây là một tiến bộ quan trọng, giải quyết một vấn đề trong khoa học thần kinh hành vi mà các nhà khoa học gọi là “vườn thú phản ứng vỏ não”.
Khi các nhà nghiên cứu ghi lại hoạt động thần kinh trong vỏ não trong quá trình thực hiện hành vi và họ không biết loại nơ-ron mà họ đang ghi lại, một loạt các phản ứng gây hoang mang được nhìn thấy.
Điều này làm phức tạp rất nhiều nhiệm vụ giải thích. Do đó, tầm quan trọng của kết quả của nhóm Kepecs, lần đầu tiên cho thấy rằng các loại nơ-ron vỏ não cụ thể có thể được liên kết với các khía cạnh cụ thể của hành vi.
“Chúng tôi nghĩ về bộ não và hành vi theo cấp độ; loại tế bào là gì và các mạch hoặc mạng mà chúng hình thành; họ đang ở những vùng nào của não; và hành vi nào được điều chỉnh bởi chúng, ”Kepecs nói.
"Bằng cách quan sát rằng hoạt động của các loại tế bào cụ thể trong vỏ não trước trán có tương quan với thời kỳ hành vi, chúng tôi đã xác định được mối liên hệ giữa các cấp độ này."
Nguồn: Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor
