Специализированная пластичность ворот тормозного кластера при обучении со страхом

Ваше сердце когда-нибудь бешено колотилось при мысли о приближающемся крайнем сроке работы? Или вид неизвестного объекта в темной комнате заставил вас подпрыгнуть? Что ж, вы, наверное, можете поблагодарить свою миндалину за это.


Маленькая структура мозга миндалевидной формы играет ключевую роль в том, как мы воспринимаем и обрабатываем страх. Когда мы начинаем учиться связывать страх с сигналами в окружающей среде, нейронные связи в миндалине динамически изменяются в процессе, называемом синаптической пластичностью. Хотя этот физиологический механизм важен для облегчения обучения страху, он в основном изучался в контексте возбуждающих нейронов в миндалине. О роли тормозных клеток известно гораздо меньше.

В недавней публикации в Отчеты по ячейкам, Ученые MPFI из Болтонской лаборатории углубились в специализированную часть тормозной схемы в миндалевидном теле, известную как кластер апикальных интеркалированных клеток (apITC). Характеризуя этот небольшой, но характерный кластер клеток, лаборатория Болтона обнаружила богатую взаимосвязь и довольно уникальную способность модулировать пластичность миндалины.

«Что действительно привлекло наше внимание, так это то, что относительно мало было известно о функциях apITC или соединительной схеме», — объясняет Дуглас Аседе, доктор философии, первый автор и бывший постдок лаборатории Болтона. «При работе с относительно неизвестной областью мозга это игра входов и выходов. Во-первых, вы должны определить, что соединяется с нейронным кластером и к чему он подключается, а затем оценить, какую функциональную роль играет эта схема».

Bolton Lab начала свое расследование с описания и функционального тестирования входящих подключений к apITC. Во-первых, команда использовала узкоспециализированный метод, называемый моносинаптическим отслеживанием, для выборочной идентификации пресинаптических партнеров выше по течению. После идентификации исследователи использовали комбинацию пресинаптической оптогенетической стимуляции (световая активация) и постсинаптической электрофизиологии, чтобы убедиться, что связи функционируют.

«Мы смогли распутать ряд разнообразных входных данных для этого уникального кластера клеток, от областей, важных для памяти, таких как энторинальная кора, до областей обработки сенсорной информации, таких как таламус», — объясняет доктор Аседе. «Среди этого разнообразия два заметных входа из таламуса выделялись из-за их относительной силы по сравнению с другими соединениями, которые мы тестировали, а также их происхождения в таламических областях, известных своим участием в обучении страху».

Сильные связи с apITC происходят из двух областей таламуса, медиального коленчатого ядра (MGm) и заднего интраламинарного ядра (PIN). Предыдущая работа показала, что MGm и PIN являются важными центрами обработки слуховой и соматосенсорной информации соответственно. В контексте обучения страху входные данные от таламуса отправляют связанную со страхом сенсорную информацию в миндалину, которая затем объединяет и связывает страх с определенными сигналами из окружающей среды.

Чтобы проверить, был ли этот поток сенсорной информации через apITC важен для обучения страху, ученые MPFI изучили изменения в этих синаптических связях у мышей непосредственно после поведенческого обучения. Группа мышей подверглась классическому условию страха и поведенческим изменениям, а затем была оценена с использованием пре- и постсинаптических маркеров пластичности. Интересно, что команда обнаружила значительные признаки синаптического усиления сенсорных входов в apITC после обучения страху по сравнению с контрольными животными.

«Обычно, когда синапсы важны для определенного поведения, их связи укрепляются во время обучения, поэтому наши результаты действительно подчеркнули важность этих сенсорных связей в обучении страху», — отмечает д-р Аседе.