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Nov 06, 2023

Contribuições cerebelares para uma rede cerebral para comportamento flexível em camundongos

Biologia das Comunicações volume 6, número do artigo: 605 (2023) Cite este artigo 1280 Acessos 5 detalhes da Métrica Altmétrica O cerebelo regula o comportamento não motor, mas as rotas de influência não são

Biologia das Comunicações, volume 6, número do artigo: 605 (2023) Citar este artigo

1280 acessos

5 Altmétrico

Detalhes das métricas

O cerebelo regula o comportamento não motor, mas as vias de influência não estão bem caracterizadas. Aqui relatamos um papel necessário para o cerebelo posterior na orientação de uma tarefa de aprendizagem reversa através de uma rede de estruturas diencefálicas e neocorticais e na flexibilidade do comportamento livre. Após a inibição quimiogenética do vermis do lóbulo VI ou das células hemisféricas crus I de Purkinje, os camundongos puderam aprender um labirinto em Y aquático, mas foram prejudicados na capacidade de reverter sua escolha inicial. Para mapear alvos de perturbação, imaginamos a ativação de c-Fos em cérebros inteiros limpos usando microscopia de luz. A aprendizagem reversa ativou regiões neocorticais diencefálicas e associativas. Subconjuntos distintos de estruturas foram alterados pela perturbação do lóbulo VI (incluindo tálamo e habenula) e crus I (incluindo hipotálamo e córtex pré-límbico/orbital), e ambas as perturbações influenciaram o córtex cingulado anterior e o córtex infralímbico. Para identificar redes funcionais, utilizamos variação correlacionada na ativação de c-Fos dentro de cada grupo. A inativação do lóbulo VI enfraqueceu as correlações dentro do tálamo, enquanto a inativação do crus I dividiu a atividade neocortical em sub-redes sensório-motoras e associativas. Em ambos os grupos, a análise automatizada de alto rendimento do movimento de todo o corpo revelou deficiências na habituação comportamental ao longo do dia a um ambiente de campo aberto. Tomados em conjunto, esses experimentos revelam sistemas cerebrais de influência cerebelar que afetam múltiplas respostas flexíveis.

O cerebelo é cada vez mais apreciado pelas suas contribuições para o comportamento flexível. Caminhos anatômicos proeminentes entre o cerebelo e o neocórtex sugerem um papel no processamento de ordem superior1,2,3,4,5. Em humanos, o insulto ao cerebelo posterior resulta em uma síndrome clínica cognitivo-afetiva que inclui prejuízos na função executiva, memória de trabalho, raciocínio abstrato e processamento emocional6,7. Resultados mais graves surgem do insulto cerebelar pediátrico, incluindo o diagnóstico de autismo, um distúrbio caracterizado pela inflexibilidade ao ponto de sofrimento emocional quando as rotinas são violadas8,9,10,11,12,13. Tomados em conjunto, estes estudos sugerem que, tal como o neocórtex, o cerebelo desempenha um papel necessário no comportamento flexível e no processamento cognitivo.

Experimentos em animais identificaram regiões específicas do córtex cerebelar que suportam comportamento flexível. No lóbulo VI do vermis, uma estrutura posterior da linha média que é perturbada no transtorno do espectro do autismo14,15, a inibição dos interneurônios da camada molecular altera a aprendizagem reversa, o comportamento perseverativo ou repetitivo, a busca por novidades e a preferência social16. A perturbação do crus I de roedores, cujo homólogo humano17 é estruturalmente alterado no TEA, leva a déficits em comportamentos sociais, repetitivos e flexíveis16,18, e nenhuma das perturbações afeta a marcha. Além disso, a inativação de células de Purkinje em crus I de roedores reduz a capacidade de realizar o acúmulo de evidências sensoriais, uma tarefa na qual se descobriu que as células de Purkinje codificam escolhas e evidências acumuladas .

O lóbulo VI e a cruz I interagem com o prosencéfalo através de vias polissinápticas bidirecionais21. As células de Purkinje no córtex cerebelar recebem informações das estruturas distais do prosencéfalo, e o rastreamento transsináptico em camundongos rastreou a produção inibitória das células de Purkinje para os núcleos cerebelares, vestibulares e parabraquiais, que por sua vez fornecem saída excitatória para o resto do cérebro para formar um circuito cérebro-tálamo-cerebelar1,2,3,4,22,23,24. Ao longo dessas vias, o córtex cerebelar é organizado em microzonas parassagitais que se projetam em padrões distintos, de modo que o lóbulo VI e a crus I formam diferentes padrões de conectividade dissináptica com estruturas talâmicas25,26,27,28, e vias trissinápticas para cingulado anterior, infralímbico, pré-motor. e córtex somatossensorial1,2,3,4,5,28,29. Cada uma dessas regiões cerebelares também recebe informações descendentes do neocórtex através da ponte30,31,32 e da oliva inferior33. Estas regiões cerebelares, portanto, têm rotas distintas pelas quais podem influenciar o processamento do prosencéfalo através de muitos alvos distribuídos.