La faim peut générer un état de determination qui conduit un animal à poursuivre avec succès un objectif : rechercher et trouver de la nourriture.
- La faim peut générer de la determination pour atteindre un objectif, tel que rechercher de la nourriture.
- Une étude novatrice montre comment certaines populations neuronales dans le cerveau participent à la régulation des comportements axés sur des objectifs.
- Les neurones PVTD2(+) et PVTD2(-) codent respectivement pour l'exécution et la fin d'actions orientées vers un objectif.
Dans une étude très novatrice publiée dans Current Biology, des chercheurs de l'Université d'Alabama à Birmingham et du National Institute of Psychological Health and fitness, ou NIMH, décrivent remark deux sous-populations neuronales majeures dans une partie du thalamus du cerveau appelée noyau paraventriculaire participent à la dynamique. régulation de la poursuite des objectifs. Cette recherche donne un aperçu des mécanismes par lesquels le cerveau suit les états de motivation pour façonner les steps instrumentales.
Pour l’étude, les souris ont d’abord dû être entraînées à un comportement de recherche de nourriture, en utilisant un prolonged enclos ressemblant à un couloir comportant une zone de déclenchement à une extrémité et une zone de récompense à l’autre extrémité, distantes de as well as de 4 pieds.
Les souris ont appris à attendre dans une zone de déclenchement pendant deux secondes, jusqu'à ce qu'un bip déclenche le lancement de leur tâche comportementale de recherche de nourriture. Une souris pourrait alors avancer à son rythme jusqu’à la zone de récompense pour recevoir une petite gorgée d’Ensure à la fraise. Pour terminer l’essai, les souris devaient quitter la zone de récompense et retourner dans la zone de déclenchement pour attendre un autre bip. Les souris ont appris rapidement et ont été très engagées, comme le montre le grand nombre d’essais effectués pendant l’entraînement.
Les chercheurs ont ensuite utilisé la photométrie optique et le capteur de calcium GCaMP pour surveiller en continu l'activité de deux sous-populations neuronales majeures du noyau paraventriculaire, ou PVT, pendant l'approche de la récompense depuis la zone de déclenchement vers la zone de récompense, et pendant la fin de l'essai depuis la zone de récompense. retour à la zone de déclenchement après avoir goûté à des aliments aromatisés à la fraise. Les expériences dependable à insérer une fibre optique dans le cerveau juste à côté du PVT pour mesurer la libération de calcium, un sign de l'activité neuronale.
Les deux sous-populations du noyau paraventriculaire sont identifiées par la présence ou l'absence du récepteur dopaminergique D2, noté respectivement PVTD2(+) ou PVTD2(-). La dopamine est un neurotransmetteur qui permet aux neurones de communiquer entre eux.
« Nous avons découvert que les neurones PVTD2(+) et PVTD2(-) codent respectivement pour l'exécution et la fin d'steps orientées vers un objectif », a déclaré Sofia Beas, Ph.D. professeure adjointe au département de neurobiologie de l'UAB et co-correspondante. auteur de l'étude. « En outre, l'activité dans la inhabitants neuronale PVTD2(+) reflétait des paramètres de drive tels que la vigueur et la satiété. »
As well as précisément, les neurones PVTD2(+) ont montré une activité accrue pendant l’approche de récompense et une activité diminuée à la fin de l’essai. À l’inverse, les neurones PVTD2(-) ont montré une activité réduite pendant l’approche de récompense et une activité accrue à la fin de l’essai.
« C'est nouveau parce que les gens ne savaient pas qu'il existait une diversité au sein des neurones PVT », a déclaré Beas. « Contrairement à des décennies de croyance selon laquelle le PVT est homogène, nous avons constaté que, même s'il s'agit du même type de cellules (les deux libèrent le même neurotransmetteur, le glutamate), les neurones PVTD2(+) et PVTD2(-) accomplissent des tâches très différentes.. De additionally, les résultats de notre étude sont très significatifs vehicle ils aident à interpréter les résultats contradictoires et déroutants de la littérature concernant la fonction du PVT.
Pendant longtemps, les zones thalamiques comme la PVT ont été considérées comme une easy station relais dans le cerveau. Les chercheurs réalisent maintenant, dit Beas, que le PVT traite plutôt les informations, traduisant les états de besoins dérivés de l'hypothalamus en signaux de commitment by way of des projections d'axones – y compris les axones PVTD2(+) et PVTD2(-) – vers le noyau accumbens, ou NAc.. Le NAc joue un rôle essentiel dans l’apprentissage et l’exécution de comportements axés sur les objectifs. Un axone est une longue extension en forme de câble provenant d'un corps cellulaire neuronal qui transfère le signal du neurone à un autre neurone.
Les chercheurs ont montré que ces changements dans l'activité neuronale du PVT étaient transmis au NAc en mesurant l'activité neuronale avec une fibre optique insérée à l'endroit où les terminaisons des axones du PVT atteignent les neurones du NAc. La dynamique d'activité au niveau des terminaux PVT-NAc reflétait largement la dynamique d'activité observée par les chercheurs au niveau des neurones PVT, à savoir une augmentation du sign d'activité neuronale de PVTD2(+) pendant l'approche de récompense et une activité neuronale accrue de PVTD2(-) pendant la fin de l'essai.
« Collectivement, nos résultats suggèrent fortement que les caractéristiques liées à la motivation et le codage des actions orientées vers un objectif des neurones postérieurs PVTD2(+) et PVTD2(-) sont relayés vers le NAc through leurs terminaux respectifs », a déclaré Beas.
Au cours de chaque session d'enregistrement avec la souris, les chercheurs ont enregistré huit à 10 échantillons de données par seconde, ce qui a donné lieu à un très grand ensemble de données. De furthermore, ces sorts d’enregistrements sont sujets à de nombreuses variables confusionnelles potentielles. En tant que telle, l'analyse de ces données constituait un autre component novateur de cette étude, grâce à l'utilisation d'un nouveau cadre statistique robuste basé sur la modélisation mixte linéaire fonctionnelle qui tient compte à la fois de la variabilité des enregistrements et peut explorer les relations entre les changements de photométrie. signaux au fil du temps et diverses covariables de la tâche de récompense, telles que la rapidité avec laquelle les souris ont effectué un essai ou la manière dont le niveau de faim des animaux peut influencer le signal.
Un exemple de la manière dont les chercheurs ont corrélé la drive avec l'exécution d'une tâche consistait à séparer les temps d'essai en groupes « rapides », de deux à trois secondes entre la zone de récompense et la zone de déclenchement, et en groupes « lents », de neuf à 11 secondes par rapport à la zone de récompense.
« Nos analyses ont montré que l'approche de récompense était associée à des rampes de signal calcique furthermore élevées dans les neurones PVTD2 (+) au cours des essais rapides par rapport aux essais lents », a déclaré Beas. « De as well as, nous avons trouvé une corrélation entre le signal et les paramètres de latence et de vitesse. Il est crucial de noter qu'aucun changement dans l'activité des neurones PVTD2(+) postérieurs n'a été observé lorsque les souris n'étaient pas engagées dans la tâche, comme dans les cas où les souris se promenaient autour de l'enceinte. mais pas d'essais activement exécutés. Dans l'ensemble, nos résultats suggèrent que l'activité neuronale PVTD2(+) postérieure augmente pendant la recherche de récompense et est façonnée par la inspiration.
Les déficits de commitment sont associés à des troubles psychiatriques tels que la toxicomanie, la frénésie alimentaire et l'incapacité à ressentir du plaisir dans la dépression. Une compréhension moreover approfondie des bases neuronales du comportement motivé pourrait révéler des voies neuronales spécifiques impliquées dans la drive et la manière dont elles interagissent. Cela pourrait conduire à de nouvelles cibles thérapeutiques pour restaurer des processus de commitment sains chez les clients.
Les co-auteurs avec Beas de l'étude « Encodage dissociable du comportement motivé par des projections thalamo-striatales parallèles » sont Isbah Khan, Claire Gao, Gabriel Loewinger, Emma Macdonald, Alison Bashford, Shakira Rodriguez-Gonzalez, Francisco Pereira et Mario Penzo, NIMH, Bethesda, Maryland. Beas était chercheur postdoctoral au NIMH avant de rejoindre l'UAB l'année dernière.
Le soutien est venu du prix K99/R00 MH126429 des Nationwide Institutes of Well being, d'un prix NARSAD pour jeune chercheur décerné par la Mind and Conduct Investigation Basis et du prix 1ZIAMH002950 du programme de recherche intra-muros du NIMH.
