Hjärnans nätverk som förser prefrontalkortex med information kartlagda
Forskare på Karolinska Institutet har kartlagt vilka delar av hjärnan som skickar information till mediala prefrontalkortex (mPFC) hos möss. I studien, som publiceras i tidskriften Nature Neuroscience, har den exakta 3D-positionen av närmare 170 000 nervceller som projicerar till mPFC identifieras. Datan i studien är tänkt att fungera som en resurs för forskare intresserade av att förstå hur specifika hjärnregioner interagerar med mPFC.
Prefrontalkortex anses vara nödvändig för kognitiva funktioner som uppmärksamhet, minne och beslutsfattande. Förändrad kognition och avvikande prefrontala funktioner har kopplats till de flesta psykiska sjukdomarna, och även till drogberoende.
– Vi hade en enkel, om även experimentellt komplicerad, fråga: vilka delar av hjärnan skickar information till mPFC? Vidare, mPFC precis som alla andra delar av kortex består av ett flertal funktionellt olika typer av nervceller, och vi ville även veta om olika typer av nervceller får samma information, förklarar Marie Carlén, forskare på Institutionen för Neurovetenskap.
Två doktorander i labbet, Sofie Ährlund-Richter och Yang Xuan, har varit huvudansvariga för arbetet och använde virala vektorer för att spåra och märka in nervceller som projicerar till fyra olika celltyper i mPFC.
Resultaten visade att mPFC hos möss får information från över 100 hjärnregioner.
I princip hela kortex skickar information till mPFC men även många delar av thalamus, hippocampus och amygdala. mPFC består av flera delar, och mest information kommer från mPFCs egna delar och från andra delar av prefrontalkortex.
Datan visar att mPFC funkar som en hub, med hög intra- och inter-konnektivitet. Projektionerna till de fyra olika celltyperna visade sig vara överraskande lika. Nervcellers specifika funktion anses generellt vara ett resultat av deras specifika konnektivitet, och studiens resultat ifrågasätter därför delvis detta koncept.
Studien har utförts i samarbete med Konstantinos Meletis’ laboratorium vid Institutionen för Neurovetenskap på Karolinska Institutet och innehåller interaktiva web-baserade presentationer av all data, och 3D-position för varje mappad nervcell medföljer även studien.
– Förutom att ge en överblick över vilken typ av information mPFC processerar, hoppas vi att den anatomiska information ska fungera som en resurs för forskare som önskar studera de nervbanor, beteenden och sjukdomar som involverar prefrontalkortex, berättar Sofie Ährlund-Richter.
Forskningen har finansierats med stöd från Knut and Alice Wallenbergs Foundation (Wallenberg Academy Fellow grant no. KAW 2012.0208), Ragnar Söderbergs Stiftelse, och Karolinska Institutet.