Odkrywanie obwodów neuronalnych w mózgu uczestniczących w percepcji
Neuronauka zadaje pytanie o możliwość powiązania zachowania z określonymi wzorcami obwodów neuronalnych. Opis mechanistyczny takiej aktywności neuronalnej musiałby uwzględniać poszczególne neurony i ich oddziaływania synaptyczne z różnymi obwodami. Naukowcy z finansowanego przez UE projektu MOUSE OPTO-FMRI (Distributed functional brain networks mapping via optogenetic FMRI) postanowili zbadać dynamikę obwodów neuronalnych korzystając z aktywacji opsyny-2 (ChR2), będącej bramkowanym światłem kanałem kationowym, oraz z obrazowania czynnościowego całego mózgu metodą rezonansu magnetycznego (fMRI). Prowadzili manipulacje behawioralne pod kontrolą optogenetyczną, aby wyjaśnić połączenia czynnościowe między wcześniej niebadanymi regionami. Badacze zoptymalizowali niezbędne protokoły, aby prowadzić fMRI u przytomnych myszy pod kontrolą optogenetyczną oraz obserwować odpowiedzi behawioralne na dostarczane z zewnątrz bodźce. W tym celu zbudowano specjalny kojec ograniczający ruchy zwierzęcia poddawanego obrazowaniu RM, dostarczając mu jednocześnie bodźców zmysłowych i prowadząc obserwację optogenetyczną. Konfiguracja tego układu umożliwiała też rejestrowanie odpowiedzi zwierzęcia i pozyskiwania przez nie nagrody poprzez wykrywacz liźnięć. Naukowcy uzyskali mapy całego mózgu o dużej rozdzielczości, przedstawiające cały układ somatomotoryczny przytomnego zwierzęcia, oraz zarejestrowali podstawowe zachowania związane z percepcją. Badanie pozwoliło uzyskać nową wiedzę na temat podstaw neuronalnych percepcji i zachowania nakierowanego na osiągnięcie celu. Naukowcy zidentyfikowali swoistą organizację kory, która pozwala wyjaśnić rolę powiązanych regionów, np. hipokampu, w przetwarzaniu bodźców zmysłowych. Podsumowując, narzędzia opracowane w projekcie MOUSE OPTO-FMRI dają nowe możliwości wykonywania doświadczeń wyjaśniających zależność struktury od funkcji w regionach sensorycznych mózgu oraz podstawowe mechanizmy neuronalne percepcji.
