16.12.2024

Rola części podstawnej kresomózgowia w przetwarzaniu informacji wzrokowej

Istnieje olbrzymia potrzeba, aby zrozumieć jak mózg przetwarza bodziec wzrokowy oraz jak poszczególne ośrodki w mózgu ze sobą współpracują. Bez interakcji pomiędzy mózgowymi strukturami przetwarzającymi informacje, nie bylibyśmy w stanie skupić uwagi lub rozwiązać zadań opartych na widzeniu. Jednym z ośrodków w mózgu odgrywających znaczącą rolę podczas czynności kognitywnych jest część podstawna kresomózgowia (ang. Basal Forebrain; BF). Struktura ta składa się z kilku jąder mózgowych i odpowiada za dostarczanie neurotransmitera acetylocholiny do kory nowej. Ta cecha czyni ją jednym z głównych modulatorów aktywności mózgu. W niniejszym projekcie badamy, jak cholinergiczna modulacja pochodząca z części podstawnej kresomózgowia wpływa na przetwarzanie informacji wzrokowej. Stawiamy hipotezę, że modulacja BF wpłynie bezpośrednio na preferencje bodźców na poziomie pojedynczych neuronów kory wzrokowej. Spodziewamy się, że efekt będzie bardziej globalny poprzez modulację oscylacyjnej aktywności w układzie wzrokowym, która związana jest z przetwarzaniem informacji wzrokowej. Badaniap olegają na selektywnym wprowadzaniu opsyn do komórek GABAergicznych lub cholinergicznych w części podstawnej kresomózgowia. Opsyny, takie jak na przykład kanałorodopsyny (Channelrhodopsin, Chrimson) pozwalają na sterowanie aktywnością neuronalną światłem. Zadanie to wykonamy używając dwóch wirusów, AAV oraz wirusa wścieklizny. Wektor AAV umożliwi produkcję receptora TVA specyficznie pod promotorem GAD1 (dekarboksylazy kwasu glutaminowego) lub pod promotorem ChAT (acetylotransferazy choliny). Z kolei zmodyfikowany wirus wścieklizny będzie w stanie zainfekować tylko te komórki, które będą mieć na swojej powierzchni receptor TVA. Jest to możliwe dzięki modyfikacji wirusa wścieklizny. Dzięki wprowadzeniu opsyn do wybranych populacji neuronów, jesteśmy w stanie wpływać na ich aktywność, pobudzać je lub hamować i sprawdzić ich wpływ na przetwarzanie informacji w układzie wzrokowym oraz na zdolności poznawcze szczura, takie jak zadania zależne od bodźca wzrokowego.

Obraz: Schemat przedstawiający doświadczenie polegające na wstrzyknięciu wirusa do V1 i dostarczenia opsyn specyficznie do komórek GABAergicznych lub cholinergicznych podstawnego przodomózgowia (ang. basal forbrain, BF). Znakowane komórki w jądrach wzgórza (LGN lub LP) będą dowodem na to, że retrogradny transport genu przy użyciu wirusa wścieklizny działa prawidłowo.

Tekst: dr hab. Andrzej Foik

Zespół:

dr hab. Andrzej Foik

dr Katarzyna Kordecka

mgr inż. Anna Galińska

dr Hubert Doleżyczek

mgr inż. Bartłomiej Bałamut

Słowa kluczowe: część podstawna kresomózgowia, pierwszorzędowa kora wzrokowa, acetylocholina, GABA, wzrok, przetwarzanie informacji wzrokowej

Referencje:

P. Węgrzyn, W. Kulesza, M. Wielgo, S. Tomczewski, A. Galińska, B. Bałamut, K. Kordecka, O. Cetinkaya, A. Foik, R. J. Zawadzki, D. Borycki, M. Wojtkowski, A. Curatolo „In vivo volumetric analysis of retinal vascular hemodynamics in mice with spatio-temporal optical coherence tomography” Neurophotonics. 11(4):0450031-4500322. (2024) https//doi: 10.1117/1.NPh.11.4.045003

R. Hołubowicz, S. W. Du, J. Felgner, R. Smidak, E. H Choi, G. Palczewska, C. Rodrigues Menezes, Z. Dong, F. Gao, O. Medani, A. L. Yan, M. W. Hołubowicz, P. Z. Chen, M. Bassetto, E. Risaliti, D. Salom , J. N. Workman, P. D. Kiser, A. T. Foik, D. C. Lyon, G. A. Newby, D. R. Liu, P. L Felgner, K. Palczewski “Safer and efficient base editing and prime editing via ribonucleoproteins delivered through optimized lipid-nanoparticle formulations” Nat Biomed Eng. (2024) https://www.nature.com/articles/s41551-024-01296-2