[ad_1]
Élever un enfant à l'indépendance nécessite environ 13 millions de calories (1), une attention quasi constante et la capacité de survivre avec peu de sommeil. Étant donné que les parents effectuent cette tâche monumentale sans bénéfice immédiat, on soupçonne que leur comportement repose sur des circuits neuronaux sculptés par l'évolution. Que savons-nous de la base neurale de la parentalité?
Les expériences de lésions classiques chez les rongeurs ont impliqué de nombreuses zones du cerveau dans ce comportement fascinant (2–4). Une région constamment identifiée comme essentielle est la zone préoptique médiale (MPOA), située au cœur d'une partie du cerveau conservée de façon évolutive, l'hypothalamus (5, 6). L’identité des neurones parentaux de la MPOA était insaisissable jusqu’à il y a quelques années, lorsque ma mentor, Catherine Dulac, et son groupe ont découvert que les neurones de la MPOA exprimant le neuropeptide Galanin (neurones MPOAGal) étaient cruciaux pour le comportement parental des deux sexes (7). une percée, mais une question clé demeure: comment une petite population de neurones – 10 000 sur un total de 100 millions dans le cerveau de souris – peut-elle contrôler un comportement aussi complexe? La parentalité chez la souris consiste en des routines motrices stéréotypées telles que le toilettage des chiots, leur récupération dans le nid et, chez les femelles, l'allaitement. Mais les animaux parents ont également une motivation accrue pour rechercher les stimuli du nourrisson, ont des états hormonaux distincts et adoptent moins de comportements non parentaux tels que l'accouplement (3). Nous avons émis l'hypothèse que les neurones de MPOAGal orchestrent ces divers composants comportementaux en adoptant une position un circuit parental dédié à l'échelle du cerveau. Mon objectif au cours des 4 dernières années a été de tester cette hypothèse.Un circuit de parentalité potentielle émergentJ'ai commencé mon projet en traçant les connexions que les neurones MPOAGal forment avec le reste du cerveau. Une palette impressionnante de virus a été développée à cet effet ces dernières années. Certains ont la capacité de sauter en arrière dans les circuits neuronaux, visualisant ainsi les entrées directes d’un neurone. D'autres étiquettent les arborisations fines axonales et les terminaux synaptiques des neurones infectés. Ces expériences de traçage ont révélé une complexité stupéfiante: les neurones de MPOAGal reçoivent les entrées d'environ 20 zones du cerveau et envoient un nombre similaire de projections (8). Cependant, à y regarder de plus près, un principe organisationnel simple est apparu: les neurones de MPOAGal sont organisés en pools distincts, ou sous-populations, chacun se projetant dans une zone cérébrale différente. Curieusement, chaque groupe a accès aux informations entrantes provenant des 20 zones du cerveau (voir la figure). Des grappes neuronales discrètes sont actives lors de comportements parentaux spécifiquesNous avons ensuite demandé lesquels de ces pools neuronaux étaient cruciaux pour le comportement parental. En fait, la plupart des zones ciblées par les neurones MPOAGal jouent un rôle dans la parentalité (2–4). Nous avons donc cherché à déterminer les pools les plus fortement activés lors des interactions pup. Trois pools candidats ont été identifiés pour une enquête plus approfondie: ceux faisant saillie vers le gris périqueductal (PAG), la région tégmentale ventrale (VTA) et l'amygdale médiale (MeA) (8). Ces différents pools sont-ils actifs lors d'aspects spécifiques de la parentalité? En utilisant la photométrie des fibres, une approche d'imagerie capable d'enregistrer l'activité de la population à partir de neurones génétiquement spécifiés chez des animaux à comportement (9), nous avons constaté que la population entière de MPOAGal était activée pendant toutes les composantes de la parentalité. Étonnamment, cependant, des groupes individuels ont été réglés sur des épisodes de parentalité distincts (8), ce qui suggère qu'ils pourraient effectivement représenter des modules fonctionnellement distincts. Nous avons testé cette hypothèse en manipulant de manière optogénétique chacun des trois pools candidats. Manipulation de grappes spécifiques induit des comportements de parentalité discretsTout d'abord, nous nous sommes tournés vers le PAG. Les souris mâles sexuellement inexpérimentées attaquent généralement les chiots et ne deviennent parentales que dans les semaines qui suivent l'accouplement (10). De manière frappante, l’activation des neurones MPOAGal projetant le PAG a supprimé l’agression dirigée par les chiots chez de tels mâles et augmenté le toilettage des chiots chez les deux sexes, suggérant que ce pool contrôle un élément moteur important de la parentalité. En revanche, l’activation du pool neuronal projetant la VTA n’affectait pas directement les interactions entre petits. La VTA joue un rôle bien établi dans le traitement de la motivation et des récompenses (11, 12).
Circuit parental Un modèle proposé pour la manière dont les neurones exprimant la galanine dans la zone préoptique médiale (MPOAGal) orchestrent les composants du comportement parental. PAG, gris périqueductal; VTA, zone tegmentale ventrale; MeA, amygdale médiale; PVN, noyau paraventriculaire de l'hypothalamus; AVP, vasopressine; OXT, l'ocytocine; CRH, hormone libérant de la corticotropine.GRAPHIQUE: ADAPTÉ À PARTIR DE (8) PAR N. CARY / SCIENCE Étant donné que la motivation à interagir avec les nourrissons est une caractéristique des animaux parents (13), nous avons inséré une barrière interchangeable entre l'animal testé et ses petits. Dans ce test simple, l'activation du pool de projection de la VTA augmentait considérablement la fréquence de passage des animaux dans le compartiment nichoir, suggérant que cette branche de circuit contrôlait bien la motivation pour interagir avec les nourrissons.Enfin, l'activation des neurones MPOAGal se projetant dans la MeA n'affectait ni les interactions entre les petits, ni la motivation d'interagir avec les petits. Cependant, nous avons découvert de manière inattendue que cette manipulation supprimait les interactions avec les souris adultes, hommes et femmes. Ce pool pourrait donc indirectement promouvoir la parentalité en supprimant les comportements sociaux non parentaux. Conclusions et prochaines étapesNos travaux suggèrent un motif de circuit dans lequel les pools de neurones MPOAGal définis par la projection contrôlent chacun des aspects spécifiques de la parentalité. Cela fournit un nouveau modèle permettant à une petite population de neurones génétiquement définis d'orchestrer un comportement complexe. Mais cela soulève également plusieurs questions intrigantes. Est-ce que ces piscines interagissent les unes avec les autres? Si oui, comment leur activité est-elle coordonnée? Dans le cas contraire, les variations d'un instant à l'autre de l'entrée sensorielle pourraient-elles déterminer quel élément du circuit est actif? Et quels bassins contrôlent d'autres aspects moteurs de la parentalité, tels que la récupération des chiots ou la construction d'un nid? Nous et d'autres avons fait des progrès remarquables en découvrant comment la parentalité et d'autres comportements sociaux sont câblés dans le cerveau (8, 14, 15). Ces connaissances sont essentielles tant du point de vue de la recherche fondamentale que du point de vue clinique. Chez les humains, les soins parentaux sont affectés par le stress et des maladies mentales telles que la dépression et l'anxiété postpartum, qui touchent ensemble près de 20% des mères aux États-Unis (16). Aborder la manière dont les états physiologiques et les facteurs environnementaux interagissent avec ces circuits pourrait donc ouvrir de nouvelles voies pour le traitement des maladies mentales courantes.
PHOTO: MCB GRAPHICS, LAURÉAT DU GRAND PRIX DE L'UNIVERSITÉ HARVARDJohannes KohlJohannes Kohl a obtenu son diplôme de premier cycle à l'Université de Magdebourg en Allemagne et son doctorat. de l'Université de Cambridge. Le Dr Kohl est actuellement chercheur postdoctoral à l'Université Harvard et au Centre Sainsbury Wellcome pour les circuits et comportements neuronaux à Londres, où il a exploré les circuits neuronaux sous-jacents à la parentalité. Au début de 2019, M. Kohl créera son propre groupe au Francis Crick Institute à Londres.
PHOTO: SUSAN MERRELL / FINALISTE DE L'UCSFTomasz J. NowakowskiTomasz Nowakowski a obtenu son B. Sc. (Avec distinction) et son doctorat. de l'Université d'Edimbourg. Il a terminé sa formation postdoctorale à l'Université de Californie à San Francisco. Le Dr Nowakowski est maintenant professeur adjoint à l'Université de Californie à San Francisco, où son équipe de recherche cherche à identifier les mécanismes moléculaires sous-jacents à la spécification du destin cellulaire et à la formation de microcircuits dans le cortex en développement. www.sciencemag.org/content/362/6411/169.1
PHOTO: FINALISTE DE L'UNIVERSITÉ DU NORD-OUEST N. LernerTalia Lerner a reçu son B.S. de l'Université de Yale et son doctorat de l'Université de Californie à San Francisco. Elle a ensuite mené des recherches postdoctorales à l'Université Stanford. La Dre Lerner est actuellement professeure adjointe à la Northwestern University, où elle poursuit ses recherches sur la manière dont les circuits dopaminergiques régulent l'apprentissage de la récompense et la formation d'habitudes et dans quelle mesure les différences individuelles dans l'architecture des circuits dopaminergiques contribuent au risque de troubles mentaux. www.sciencemag.org/content/362/6411/169.2
L'article original peut être trouvé en cliquant ici
Source link
