Developmental mechanisms of spontaneous and sensory evoked activity in the zebrafish habenula

Abstract

Utviklingsmekanismer for spontan- og sensorisk vekket aktivitet i habenula i sebrafisk For å kunne utføre fleksible endringer i vår atferd må vi kunne samle inn og evaluere informasjon som kommer fra både interne kilder og vårt ytre miljø. En viktig hjerneregion som trolig er involvert i å formidle en slik atferdsfleksibilitet er habenula. Habenula er et evolusjonsbevart hjerneområde som mottar input fra forskjellige hjerneområder som behandler sensorisk, motivasjonsmessig- og kontekstavhengig informasjon, og kontrollerer nevromodulerende hjerneområder. Habenula spiller en viktig rolle for atferd og har derfor ofte blitt studert i forskjellige dyremodeller av sykdommer. Selv om det er grunnleggende for å utvikle kliniske applikasjoner, forblir de funksjonelle mekanismene som benyttes av habenulære nevroner for å behandle et bredt spekter av informasjon ganske vage. Arbeidet i denne oppgaven tar sikte på å forbedre forståelsen av de funksjonelle mekanismene til habenula på cellenivå, med et spesifikt fokus på hvordan informasjon kodes under utviklingen av habenulære nettverk. For å nå dette målet gjennomgikk jeg først den nåværende litteraturen om informasjonsbehandling i habenula i virveldyr i artikkel 1. I denne artikkelen beskriver jeg hvordan habenula kan kode forskjellige indre tilstander i dyret ved å endre dets spontane aktivitetsnivåer. I tillegg fokuserer jeg også på sensorisk prosessering, et trekk som for det meste studeres i habenula til lavere-orden virveldyr og kan bli tatt over av sensoriske områder i høyere-orden pattedyrhjerner. Å forstå hvordan spontan aktivitet og sensoriskrelatert aktivitet interageres på cellulært nivå i habenula i lavere-orden virveldyr som sebrafisk kan belyse vanlige mekanismer som kan oversettes til virveldyr generelt. I artikkel 1 beskrev jeg også flere mekanismer for hvordan spontan og sensorisk fremkalt aktivitet kan modulere hverandre på nivået av habenula, noe som kan resultere i distinkte nevrale output som kan framkalle forskjellige atferdsresultater. Atferdsfleksibilitet er unik for enhver situasjon og krever en grundig evaluering av fremtidige resultater. Slik kompleks adaptiv atferd utvikler seg vanligvis med alderen, som det ble observert i forskjellige dyremodeller som under unngåelseslæring og sosial atferd hos sebrafisk. Likevel, hvordan dette gjenspeiles i den funksjonelle etablering av habenulære kretser forble uklart. I denne avhandlingen karakteriserer vi den funksjonelle modningen av habenulær kretsløp hos både larve- og unge voksne sebrafisk. Jeg bidro først til å utvikle en eksperimentell protokoll og analysemetoder for å studere luktberegninger i sebrafiskhjernen med volumetrisk to-foton kalsiumavbildning i artikkel 2. Videre i artikkel 3 undersøkte vi spesifikt hvordan habenula kan øke dens prosesseringskapasitet, ved å studere etablering av spontan og sensorisk fremkalt aktivitet i habenulære nevroner gjennom dyrets utvikling. Resultatene i artikkel 3 belyser at habenulær utvikling er modulært noe som støtter ideen om en økende prosesseringskapasitet som ligger til grunn for kompleks oppførsel i eldre aldre.