Kích thích vỏ não trước trán giữa làm gián đoạn học tập quan sát ở chuột trong mê cung Barnes

Cognitive Neurodynamics - Tập 16 - Trang 497-505 - 2021
Motoki Yamada1, Yoshio Sakurai1
1Laboratory of Neural Information, Graduate School of Brain Science, Doshisha University, Kyotanabe, Japan

Tóm tắt

Học tập quan sát, giúp cải thiện hành vi của riêng mình thông qua việc quan sát hành vi thích ứng của người khác, đã được chứng minh qua các thí nghiệm ở linh trưởng và chuột trong một số nghiên cứu hành vi, bao gồm cả nghiên cứu trước đây của chúng tôi. Tuy nhiên, cơ chế thần kinh của nó vẫn chưa được làm rõ. Chúng tôi đã kích thích các vùng não của chuột và làm rối loạn hoạt động thần kinh của chúng trong các khoảng thời gian quan sát trong nhiệm vụ học tập quan sát sử dụng mê cung Barnes. Theo sự so sánh thời gian trốn thoát của chuột quan sát và chuột mẫu, những con chuột quan sát có kích thích vỏ não trước trán giữa (mPFC) không cho thấy học tập quan sát, trong khi cả hai nhóm chuột quan sát có kích thích vùng hồi hải mã lưng và không có kích thích (nhóm đối chứng) đều cho thấy học tập quan sát. Những kết quả này cho thấy sự kích thích mPFC làm rối loạn học tập quan sát và xác nhận rằng mPFC là một vùng não quan trọng cho hoạt động này ở chuột.

Từ khóa

#học tập quan sát #vỏ não trước trán giữa #hồi hải mã #chuột #nghiên cứu hành vi

Tài liệu tham khảo

Apps MAJ, Rushworth MFS, Chang SWC (2016) The anterior cingulate gyrus and social cognition: tracking the motivation of others. Neuron 90(4):692–707. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2016.04.018 Bandura A (1977) Social Learning Theory. Prentice-Hall, Oxford, England Bandyopadhyay S, Gonzalez-Islas C, Hablitz JJ (2005) Dopamine enhances spatiotemporal spread of activity in rat prefrontal cortex. J Neurophysiol 93:864–872. https://doi.org/10.1152/jn.00922.2004 Beckstead RM (1979) An autoradiographic examination of cortico-cortical and subcortical projections of the mediodorsalprojection (prefrontal) cortex in the rat. J Comp Neurol 184:43–62. https://doi.org/10.1002/cne.901840104 Burke CJ, Tobler PN, Baddeley M, Schultz W (2010) Neural mechanisms of observational learning. Proc Natl Acad Sci U S A 107(32):14431–14436. https://doi.org/10.1073/pnas.1003111107 Darby CL, Riopelle AJ (1959) Observational learning in the rhesus monkey. J Comp Physiol Psychol 52(1):94–98. https://doi.org/10.1037/h0046068 Floyd NS, Price JL, Ferry AT, Keay KA, Bandler R (2001) Orbitomedial prefrontal cortical projections to hypothalamus in the rat. J Comp Neurol 432:307–328. https://doi.org/10.1002/cne.1105 Frey SH, Gerry VE (2006) Modulation of neural activity during observational learning of actions and their sequential orders. J Neurosci 26(51):13194–13201. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3914-06.2006 Frith CD, Frith U (2006) The neural basis of mentalizing. Neuron 50(4):531–534. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2006.05.001 Gawel K, Gibula E, Marszalek-Grabska M, Filarowska J, Kotlinska JH (2019) Assessment of spatial learning and memory in the Barnes maze task in rodents—methodological consideration. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol 392(1):1–18 Gawel K, Labuz K, Gibula-Bruzda E, Jenda M, Marszalek-Grabska M, Filarowska J, Silberring J, Kotlinska JH (2016) Cholinestrerase inhibitors, donepezil and rivastigmine, attenuate spatial memory and cognitive flexibility impairment induced by acute ethanol in the Barnes maze task in rats. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol 389(10):1059–1071 Hampton AN, Bossaerts P, O’Doherty JP (2008) Neural correlates of mentalizing-related computations during strategic interactions in humans. Proc Natl Acad Sci U S A 105(18):6741–6746. https://doi.org/10.1073/pnas.0711099105 Hillman KL, Bilkey DK (2012) Neural encoding of competitive effort in the anterior cingulate cortex. Nat Neurosci 15(9):1290–1297 Hurley K, Herbert H, Moga MM, Saper CB (1991) Efferent projections of the infralimbic cortex of the rat. J Comp Neurol 308:249–276. https://doi.org/10.1002/cne.903080210 Jay TM, Witter MP (1991) Distribution of hippocampal CA1 and subicular efferents in the prefrontal cortex of the rat studied by means of anterograde transport of Phaseolus vulgaris-leucoagglutinin. J Comp Neurol 313:574–586. https://doi.org/10.1002/cne.903130404 Jeon D, Kim S, Chetana M, Jo D, Ruley HE, Lin SY, Rabah D, Kinet JP, Shin HS (2010) Observational fear learning involves affective pain system and Ca v 1.2 Ca 2+ channels in ACC. Nat Neurosci 13(4):482–488 John ER, Chesler P, Bartlett F, Victor I (1968) Observation learning in cats. Science 159(3822):1489–1491. https://doi.org/10.1126/science.159.3822.1489 Jurado-Parras MT, Gruart A, Delgado-García JM (2012) Observational learning in mice can be prevented by medial prefrontal cortex stimulation and enhanced by nucleus accumbens stimulation. Learn Mem 19(3):99–106. https://doi.org/10.1101/lm.024760.111 Leal-Campanario R, Fairen A, Delgado-Garcıa JM, Gruart A (2007) Electrical stimulation of the rostral medial prefrontal cortex in rabbits inhibits the expression of conditioned eyelid responses but not their acquisition. PNAS 104(27):11459–11464. https://doi.org/10.1073/pnas.0704548104 Likhtik S, Stujenske JM, Topiwala MA, Harris AZ, Gordon JA (2014) Prefrontal entrainment of amygdala activity signals safety in learned fear and innate anxiety. Nat Neurosci 17:106–113. https://doi.org/10.1038/nn.3582 Maurice N, Deniau JM, Glowinski J, Thierry AM (1998) Relationships between the prefrontal cortex and the basal ganglia in the rat: physiology of the corticosubthalamic pathways. J Neurosci 18:9539–9546. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.18-22-09539.1998 McDonald AJ, Mascagni F, Guo L (1996) Projections of the medial and lateral prefrontal cortices to the amygdala: a Phaseolus vulgaris leucoagglutinin study in the rat. Neuroscience 71:55–75. https://doi.org/10.1016/0306-4522(95)00417-3 Mehdipour S, Alaei H, Pilehvariyan A (2015) The effect of medial prefrontal cortex electrical stimulation on passive avoidance memory in healthy and addict rats. Adv Biomed Res 4:254 Mitchell CJ, Heyes CM, Gardner MR, Dawson GR (1999) Limitations of a bidirectional control procedure for the investigation of imitation in rats: odour cues on the manipulandum. Q J Exp Psychol Sect B Comp Physiol Psychol 52(3):193–202. https://doi.org/10.1080/713932705 Motzkin JC, Philippi CL, Wolf RC, Baskaya MK, Koenigs M (2015) Ventromedial prefrontal cortex is critical for the regulation of amygdala activity in humans. Biol Psychiatry 77:276–284. https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2014.02.014 Ogren SO, Stiedl O (2013) Passive avoidance. Encyclop Psychopharmacol 2:960–967 Paxinos G, Watson C (2007) The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates, 6th edn. Academic Press, San Diego Quirk GJ, Likhtik E, Pelletier JG, Paré D (2003) Stimulation of medial prefrontal cortex decreases the responsiveness of central amygdala output neurons. J Neurosci 23(25):8800–8807. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.23-25-08800.2003 Racine R, Rose PA, Burnham WM (1977) Afterdischarge thresholds and kindling rates in dorsal and ventral hippocampus. Can J Neurol Sci 4:273–278. https://doi.org/10.1017/S0317167100025117 Shimizu T, Mitani A (2017) Electrical stimulation of the medial prefrontal cortex has anxiolytic like effect on freely moving rats. Brain Stimul 10(2):379. https://doi.org/10.1016/j.brs.2017.01.122 Taber MT, Fibiger HC (1993) Electrical stimulation of the medial prefrontal cortex increases dopamine release in the striatum. Neuropsychopharmacology 9(4):271–275. https://doi.org/10.1038/npp.1993.63 Vanayan M, Robertson HA, Biederman GB (1985) Observational learning in pigeons: the effects of model proficiency on observer performance. J Gen Psychol 112(4):349–357. https://doi.org/10.1080/00221309.1985.9711023 Yamada M (2021) A neural mechanism of observational learning in rats using Barnes maze. Doctoral Dissertation Doshisha University 1175 Yamada M, Sakurai Y (2018) An observational learning task using Barnes maze in rats. Cogn Neurodyn 12(5):519–523. https://doi.org/10.1007/s11571-018-9493-1