Striatal Regulation of Cortical Acetylcholine Release

纹状体对皮质乙酰胆碱释放的调节

基本信息

项目摘要

The basal ganglia regulate cortical function via cortico-striatal-thalamo-cortical loops. Two functionally opposing pathways the direct and indirect pathway either activate or inhibit thalamo-cortical circuits via the basal ganglia output nuclei, the globus pallidus and the substantia nigra. Recent slice physiology experiments, however, suggest an additional more direct link by which the striatum regulates cortical activity. In slices both direct and indirect pathway neurons of the dorsal striatum inhibit cholinergic neurons that project to frontal cortical areas. One area that receives inputs from striatal-inhibited cholinergic neurons is the orbitofrontal cortex (OFC). The OFC supports reversal learning a measure of behavioral flexibility that is affected in several mental disorders including obsessive-compulsive disorder, schizophrenia and drug addiction. Strikingly, not much is known about the regulation of the OFC by cholinergic neurons, whether cholinergic projections to the OFC modulate reversal learning and whether cholinergic projections to the OFC are regulated by the striatum during behavior. This explorative R21 application is a first step to address these gaps in knowledge. We will use the mouse and the modern circuit dissection tools available to the mouse to test the overarching hypothesis that direct and indirect pathways regulate reversal learning via inhibition of OFC-projecting cholinergic neurons. To address this hypothesis we propose the following two aims: Aim 1: To determine whether cholinergic neurons projecting to the OFC support reversal learning In aim 1.1 we will use Ca2+ imaging to measure the activity of OFC-projecting cholinergic neurons. In aim 1.2 we will inhibit OFC-projecting cholinergic neurons and determine how this affects cortical acetylcholine release and reversal learning. Aim 2: To determine whether the striatum regulates reversal learning via the cholinergic system In aim 1.2 and aim 1.2 we will inhibit indirect or direct pathway neurons during reversal learning to determine how this affects cortical acetylcholine release and reversal learning. Understanding the role of the basal ganglia in regulating OFC function and reversal learning will have important implications for brain disorders with abnormalities in cortico-striatal circuitry and impaired reversal learning including schizophrenia, obsessive-compulsive disorder and drug addiction.
基底神经节通过皮质 - 纹状体 - 甲状腺皮质环调节皮质功能。两个功能 相反的途径直接和间接途径激活或抑制丘脑皮层电路 基底神经节输出核,苍白球和黑质。最近的切片生理实验, 但是,提出了一种更直接的联系,纹状体调节皮质活性。在切片中 背纹状体的直接和间接途径神经元抑制了向正面的胆碱能神经元 皮质区域。从纹状体抑制的胆碱能神经元中接收输入的一个区域是眶额 皮质(OFC)。 OFC支持逆转学习行为灵活性的度量,这在几个 精神障碍,包括强迫症,精神分裂症和药物成瘾。令人惊讶的是,不是 关于胆碱能神经元对OFC的调节知之甚少 OFC调节逆转学习以及对OFC的胆碱能预测是否受纹状体调节 在行为期间。此探索性R21应用程序是解决这些知识差距的第一步。我们将 使用鼠标和现代电路解剖工具来测试总体 直接和间接途径通过抑制ofc-projection调节逆转学习的假设 胆碱能神经元。为了解决这一假设,我们提出以下两个目标: 目的1:确定胆碱能神经元是否投射到OFC支持逆转学习 在AIM 1.1中,我们将使用Ca2+成像来测量胆碱能神经元的活性。在AIM 1.2中 我们将抑制对胆碱能的神经元的抑制,并确定这如何影响皮质乙酰胆碱释放 和逆转学习。 目标2:确定纹状体是否通过胆碱能系统调节逆转学习 在AIM 1.2和AIM 1.2中,我们将在逆转学习过程中抑制间接或直接途径神经元以确定 这如何影响皮质乙酰胆碱释放和逆转学习。 了解基底神经节在调节C功能和逆转学习中的作用 对皮质 - 纹状体电路异常和逆转障碍的脑疾病的重要意义 学习包括精神分裂症,强迫症和药物成瘾。

项目成果

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