Ювенильное истощение микроглии снижает ориентацию, но не высокую пространственно-частотную избирательность у мышей V1.

May 28, 2023

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 12779 (2022) Цитировать эту статью

959 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Исправление издателя к этой статье было опубликовано 24 января 2023 г.

Эта статья обновлена

Микроглия содержит множество механизмов, которые формируют синаптический ландшафт во время постнатального развития. Однако остается плохо изученным, отражают ли синаптические изменения, опосредованные микроглией, развитие реакций нейронов в сенсорной коре. В постнатальном периоде развитие повышенной ориентировочной и пространственно-частотной избирательности реакций нейронов первичной зрительной коры (V1) способствует возникновению высокой остроты зрения. Здесь мы использовали ингибитор рецептора колониестимулирующего фактора 1 (CSF1R) PLX5622 для быстрого и длительного истощения микроглии у мышей в ювенильный период, когда возникает повышенная селективность ориентации и пространственной частоты. Возбуждающие и тормозные свойства настройки измерялись одновременно с использованием многофотонной визуализации кальция в слое II/III мышиного V1. Мы обнаружили, что истощение микроглии обычно увеличивает вызванную активность, что, в свою очередь, снижает ориентационную избирательность. Удивительно, но микроглия не была необходима для возникновения ответов, настроенных на высокие пространственные частоты. Кроме того, истощение микроглии не нарушало кортикальную бинокулярность, что указывает на нормальную глубину обработки. В совокупности наши открытия о том, что ориентация и высокая пространственная частотная селективность в V1 по-разному поддерживаются микроглией, показывают, что микроглия необходима для нормальной сенсорной обработки, хотя и избирательно.

Во многих сенсорных системах опыт управляет функциональным созреванием нейронных цепей в периоды повышенной пластичности, известные как критические периоды1,2,3,4,5. Аномальные переживания во время этих юношеских окон могут нарушать сенсорное кодирование и восприятие даже во взрослом возрасте6,7,8,9,10,11,12,13,14,15. Исследования синаптических отростков in vivo показывают, что критические периоды совпадают с временными изменениями стабильности позвоночника16,17,18. Важно отметить, что сенсорная депривация в критические периоды вызывает структурные изменения в синапсах, которые, как считается, отражают функциональную реорганизацию16,17,19,20,21. Таким образом, типы клеток, которые регулируют структуру синапсов, могут играть значительную роль в совершенствовании функциональных свойств сенсорных цепей.

Микроглия играет множество ролей в формировании цепей головного мозга юношей и взрослых21,22,23. Было показано, что во время развития микроглия изменяет синаптические связи посредством устранения синапсов24,25,26,27,28,29, индукции шипиков30 и трогоцитоза31. У взрослых микроглия ослабляет активность корковых цепей за счет Gi-зависимой динамики32 и путем преобразования внеклеточного АТФ в аденозин33, мощный депрессант активности нейронов34. Участие микроглии в модификациях синапсов и активности цепей позволяет предположить, что они могут участвовать в механизмах критического периода. В подтверждение, устранение микроглии с помощью ингибиторов рецептора колониестимулирующего фактора 1 (CSF1R)35 увеличивает как синаптическую связь, так и возбудимость цепи в первичной зрительной коре (V1)36,37.

Считается, что во время развития зрительной системы созревание бинокулярной зрительной обработки задействует механизмы микроглии. В раннем постнатальном латеральном коленчатом ядре (LGN) активность сетчатки приводит к устранению избыточного бинокулярного сигнала от сетчатки, что приводит к усилению сегрегации специфичных для глаза зрительных путей38,39,40,41. Элиминация синапсов микроглией вовлечена в формирование входных сигналов сетчатки к LGN26,27,28. Хотя эти исследования предоставляют убедительные доказательства роли микроглии в анатомическом совершенствовании зрительных цепей, они не затрагивают функцию. Недавно было обнаружено, что отключение механизмов комплемента предотвращает опосредованное микроглией сокращение развивающихся входов сетчатки в LGN26. Интересно, что это анатомическое нарушение в LGN не нарушает бинокулярность или ее пластичность ниже по ходу в V142, что подчеркивает важность оценки функции контура.