Long-range inhibition synchronizes and updates prefrontal task activity.
Long-range inhibition synchronizes and updates prefrontal task activity.
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远程抑制同步和更新前额叶任务活动。
DOI：
10.1038/s41586-023-06012-9
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发表时间：
2023-05
期刊：
影响因子：
64.8
通讯作者：
Sohal, Vikaas S.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cho, Kathleen K. A.;Shi, Jingcheng;Phensy, Aarron J.;Turner, Marc L.;Sohal, Vikaas S.
内侧前额叶皮层活动模式的变化使啮齿类动物、非人类灵长类动物和人类能够更新其行为以适应环境的变化，例如在认知任务中。内侧前额叶皮层中表达小白蛋白的抑制性神经元对于在规则转换任务中学习新策略非常重要，但是将前额叶网络动态从维持到更新任务相关活动模式的电路相互作用仍然未知。在这里，我们描述了一种机制，连接小白蛋白表达神经元，一个新的胼胝体抑制连接，并在任务表征的变化。而非特异性地抑制所有胼胝体投射并不能阻止小鼠学习规则转换或破坏活动模式的演变，选择性地抑制小白蛋白表达神经元的胼胝体投射会损害规则转换学习，使学习所需的γ频率活动去激活，并抑制通常伴随规则转换学习的前额叶活动模式的重组。这种分离揭示了胼胝体表达小白蛋白的投射如何通过传输伽马同步和门控其他胼胝体输入的能力来维持先前建立的神经表征，从而将前额叶回路的操作模式从维护切换到更新。因此，胼胝体的预测起源于小清蛋白表达神经元代表了一个关键的电路轨迹的理解和纠正的缺陷，在行为的灵活性和伽马同步，已牵连在精神分裂症和相关的条件。在小鼠中的规则转换行为实验表明，胼胝体的小白蛋白表达神经元的预测开关前额叶电路从维护模式到规则学习模式的门控输入从其他胼胝体输入，保持以前的规则表示。
Changes in patterns of activity within the medial prefrontal cortex enable rodents, non-human primates and humans to update their behaviour to adapt to changes in the environment—for example, during cognitive tasks. Parvalbumin-expressing inhibitory neurons in the medial prefrontal cortex are important for learning new strategies during a rule-shift task, but the circuit interactions that switch prefrontal network dynamics from maintaining to updating task-related patterns of activity remain unknown. Here we describe a mechanism that links parvalbumin-expressing neurons, a new callosal inhibitory connection, and changes in task representations. Whereas nonspecifically inhibiting all callosal projections does not prevent mice from learning rule shifts or disrupt the evolution of activity patterns, selectively inhibiting only callosal projections of parvalbumin-expressing neurons impairs rule-shift learning, desynchronizes the gamma-frequency activity that is necessary for learning and suppresses the reorganization of prefrontal activity patterns that normally accompanies rule-shift learning. This dissociation reveals how callosal parvalbumin-expressing projections switch the operating mode of prefrontal circuits from maintenance to updating by transmitting gamma synchrony and gating the ability of other callosal inputs to maintain previously established neural representations. Thus, callosal projections originating from parvalbumin-expressing neurons represent a key circuit locus for understanding and correcting the deficits in behavioural flexibility and gamma synchrony that have been implicated in schizophrenia and related conditions. Rule-shift behavioural experiments in mice demonstrate that callosal projections of parvalbumin-expressing neurons switch prefrontal circuits from maintenance mode to rule-learning mode by gating inputs from other callosal inputs that maintain previous rule representations.
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