[논문 리뷰] Mice의 사회적 행동과 prefrontal-amygdalar oscillation 상관관계
Prefrontal-amygdalar oscillations related to social behavior in mice
Medial prefrontal cortex (mPFC)는 두려움과 불안과 같은 감정적인 반응에 중심적인 역할을 하는 amygdala와의 기능적 상호작용을 통해 social behavior에 중요한 역할을 합니다. 사회적 행동과 관련된 여러 유전자 발현 패턴과 세포 내 신호 전달 경로들이 mPFC에서 확인되었습니다. 기존의 여러 연구들에서 자폐 스펙트럼 장애 (autism spectrum disorders ; ASD)와 우울증과 같은 사회적 행동 결함을 가진 사람들에게서 mPFC neuronal excitatory와 mPFC-amygdala 상호작용의 붕괴가 보고되었습니다.
Medial prefrontal cortex와 amydala는 사회적 행동 조절에 관여하며 정신 질환과 관련이 있는 것으로 알려져 있지만 네트워크 수준에서 자세한 신경생리학적 매커니즘은 아직 불분명합니다. 본 논문에서는 mice가 사회적 행동 실험 (social interaction test) 을 진행하는 동안 dorsal medial prefrontal cortex (dmPFC) 와 basolateral amygdala (BLA)에서 local field potential (LFP)을 측정하였습니다. 그 결과 wild-type 마우스에서는 타겟 마우스에 주의를 기울일 때 dmPFC와 BLA에서 모두 theta (4–7 Hz) oscillation power는 증가하고 gamma (30-60 Hz) power는 감소하는 것을 확인하였습니다. 사회적 상호작용이 감소한 마우스 모델에서는 사회적 회피 행동을 보일 때 dmPFC의 4-7 Hz power가 특히 증가하였습니다. Wild-type 마우스와 사회적 상호작용에 결함이 있는 마우스의 실험 결과들을 바탕으로, 광유전학 방법을 이용하여 사회적 결함이 있는 마우스의 dmPFC의 4-7 Hz power를 조절하여 사회적 상호작용 행동을 회복시켰습니다. 이러한 결과를 통해 사회적 행동과 관련된 prefrontal cortex와 amygdala의 신경생리학적 기질을 보여주었습니다.
Restoration of social approach behavior by optogenetic photostimulation with a decrease in 4–7 Hz power and an increase in 30–60 Hz power in the dorsal medial prefrontal cortex (dmPFC).
(A) Schematic illustration. PV-positive interneurons expressing ChR2-YFP (or YFP alone) in the dmPFC were optogenetically stimulated, while LFP signals were recorded from the dmPFC and BLA in PV-Cre mice subjected to social defeat stress. (B) (From top to bottom) Photostimulation at 4, 10, and 40 Hz for 10 s in defeated mice injected with AAV5-EF1a-DIO-ChR2-eYFP. Each panel shows photostimulation patterns (upper), representative dmPFC LFP traces filtered at the frequency band similar to that of photostimulation (middle) and its wavelet spectrum (lower). At 40-Hz photostimulation, the LFP trace filtered at 4–7 Hz is superimposed as the cyan trace. The blue arrows beside the wavelet spectrum show the corresponding band and the cyan bars represents the 4–7 Hz band. (C) Average 4–7 Hz (cyan) and 30–60 Hz (magenta) power changes by dmPFC photostimulation in the dmPFC (left) and BLA (right) in defeated mice injected with AAV5-EF1a-DIO-ChR2-eYFP. (n = 7 mice). Each thin line represents each mouse. (D) Same as C but for control mice injected with AAV5-EF1a-DIO-eYFP (n = 4 mice). (E) Movement trajectories of a defeated mouse in a target session with no stimulation and 40-Hz photostimulation. (F) The percentage of time spent in the IZ (left axis, black) and total travel distance (right axis, thin red) in defeated mice injected with AAV5-EF1a-DIO-ChR2-eYFP (n = 7 mice). Each gray line represents each mouse. (G) Same as F but for defeated mice injected with AAV5-EF1a-DIO-eYFP (n = 5 mice).
Full Citation:
Nahoko KugaReimi AbeKotomi TakanoYuji IkegayaTakuya Sasaki (2022) Prefrontal-amygdalar oscillations related to social behavior in mice eLife 11:e78428. https://doi.org/10.7554/eLife.78428
문의 : 고마바이오텍(주) (02-579-8787)
* 본 논문에서는 dmPFC와 BLA 영역의 LFP 신호를 레코딩할 때 Blackrock Neurotech 사의 Cereplex M headstage와 Cereplex Direct Recording System을 이용하였습니다. 제품에 대한 자세한 내용은 아래 링크에서 확인하실 수 있습니다.
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