Tail of the striatum and regulation of exploratory behavior in a wild mouse

野生小鼠纹状体尾部和探索行为的调节

基本信息

  • 批准号:
    10753855
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 24.08万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-06-15 至 2025-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Summary Adolescence is a time of both vulnerability and opportunity for brain and behavioral development. Cortical spine pruning and outgrowth of the axons of the dopamine system are two hallmarks of adolescent brain development that can be observed in humans, primates, and rodents (Delevich et al. 2021). Exploration, risk taking, and dispersal from the natal site or familial group are core behavioral milestones of adolescent development in many species, yet we currently do not understand how and why these behaviors are regulated by changes in neurobiology (Lin & Wilbrecht, 2022). The relationship between these topics is challenging to study because programs for adolescent development are likely disrupted by domestication in lab animals. A wild species of mouse, Mus spicilegus, presents an exciting model in which to study adolescent development and risk taking because it shows different life history trajectory depending on season of birth. M. spicilegus born in spring and summer on long days (LD) disperse in the first three months of life, while M. spicilegus born on shorter autumnal days (SD) delay dispersal through the wintertime. We are breeding these mice in a laboratory context to compare age-matched mice who will express adolescent developmental programs on different timelines. In preliminary data we confirmed that when we reared M. spicilegus on an SD 10h:14h light:dark photoperiod, they showed reduced weight gain and reduced novel object investigation compared to 12h:12h reared mice (Cryns et al., 2022). Here we will test the idea that differences in photoperiod alter risk taking exploratory behavior in M. spicilegus via effects on the development of the tail of the striatum (TS). We have decided to focus on the TS area because of recent work showing that dopamine release in the TS regulates approach and retreat behavior in the context of a novel object (Menegas et al., 2018; Akiti et al., 2022). This makes it an exciting candidate for the control of a larger repertoire of bold adolescent exploratory behaviors that support natal dispersal. In Aim 1, we will use newly established nIRCat imaging in ex vivo slices (Beyene et al., 2019) and fiber photometry in vivo recording of dLight to test how rearing in short day (SD) and long day (LD) photoperiod impacts dopamine release in the tail of the striatum. In Aim 2, we will test how rearing in short day (SD) and long day (LD) photoperiod impacts spine pruning on the cortical neurons that project to the tail of the striatum. Photoperiod manipulation will create new contrasts that allow us to dissociate age from function. These data will be impactful because they will help to isolate mechanisms that evolved to regulate adolescent risk-taking and dispersal related behavior. These data can have broad impact on understanding vulnerabilities and opportunities in human adolescence.
概括 青春期是大脑和行为发展的脆弱期和机遇期。皮质 脊柱修剪和多巴胺系统轴突的生长是青少年大脑的两个标志 可以在人类、灵长类动物和啮齿类动物中观察到的发育(Delevich et al. 2021)。探索、风险 从出生地或家庭群体中获取和分散是青少年的核心行为里程碑 许多物种的发展,但我们目前不明白这些行为是如何以及为何受到监管的 神经生物学的变化(Lin & Wilbrecht,2022)。这些主题之间的关系具有挑战性 研究是因为青少年发展计划可能会因实验室动物的驯化而受到干扰。 一种野生小鼠,Mus spicilegus,为研究青少年提供了一个令人兴奋的模型 发展和冒险,因为它根据出生季节显示出不同的生活史轨迹。 M。 长日照(LD)春季和夏季出生的 spicilegus 在生命的前三个月内分散,而 M. 出生在较短的秋季日照 (SD) 的 spicilegus 延迟了整个冬季的传播。我们正在培育这些 在实验室环境中对小鼠进行比较,以比较表现青春期发育的年龄匹配的小鼠 不同时间线的节目。在初步数据中,我们证实,当我们将 M. spicilegus 饲养在 SD 10h:14h 光:暗光周期,它们表现出体重增加减少和新物体研究减少 与 12 小时:12 小时饲养的小鼠相比(Cryns 等人,2022)。 在这里,我们将检验光周期差异会改变 M. 冒险探索行为的观点。 spicilegus 通过影响纹状体尾部 (TS) 的发育。我们决定重点关注 TS 区域,因为最近的研究表明 TS 中的多巴胺释放调节接近和撤退 新物体背景下的行为(Menegas 等人,2018;Akiti 等人,2022)。这使它成为一个令人兴奋的 控制更大范围的支持出生的大胆青少年探索行为的候选人 分散。在目标 1 中,我们将在离体切片中使用新建立的 nIRCat 成像(Beyene 等人,2019)和 光纤光度测定体内记录 dLight,以测试短日照 (SD) 和长日照 (LD) 下的饲养情况 光周期影响纹状体尾部的多巴胺释放。在目标 2 中,我们将测试如何短期饲养 日照(SD)和长日照(LD)光周期影响投射到尾部的皮质神经元的脊柱修剪 纹状体。 光周期操纵将创造新的对比,使我们能够将年龄与功能分开。 这些数据将具有影响力,因为它们将有助于隔离进化来调节的机制 青少年的冒险和分散相关行为。这些数据可以产生广泛的影响 了解人类青春期的脆弱性和机会。

项目成果

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