Motor learning selectively strengthens cortical and striatal synapses of motor engram neurons.
Motor learning selectively strengthens cortical and striatal synapses of motor engram neurons.
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DOI：
10.1016/j.neuron.2022.06.006
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发表时间：
2022-09-07
期刊：
影响因子：
16.2
通讯作者：
Ding, Jun B.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hwang, Fuu-Jiun;Roth, Richard H.;Wu, Yu-Wei;Sun, Yue;Kwon, Destany K.;Liu, Yu;Ding, Jun B.
学习和巩固新的运动技能需要运动皮层和纹状体的可塑性，这是大脑的两个关键运动区域。然而，神经元如何经历突触变化并在运动学习过程中被招募以形成记忆印迹仍然是未知的。在这里，我们训练小鼠进行运动学习任务，并使用遗传方法来识别和操纵初级运动皮层（M1）中选择性的行为相关神经元。我们发现，M1痕迹神经元的激活程度与运动性能相关。我们进一步证明，学习诱导的树突棘重组具体发生在这些M1记忆印迹神经元。此外，我们发现，运动学习导致的强度增加的M1印迹神经元输出到纹状体多刺投射神经元（SPN），这些突触形成集群沿着SPN树突。这些结果确定了一个高度特定的突触可塑性在形成持久的运动记忆痕迹在皮质纹状体电路。在这项研究中，Hwang，Roth等人发现，运动学习招募了运动皮层中的一群记忆印记神经元，这些神经元在任务执行过程中被重新激活。运动学习导致选择性重塑树突棘和加强输出到纹状体的M1印迹神经元。
Learning and consolidation of new motor skills require plasticity in the motor cortex and striatum, two key motor regions of the brain. Yet, how neurons undergo synaptic changes and become recruited during motor learning to form a memory engram remains unknown. Here, we train mice on a motor learning task and use a genetic approach to identify and manipulate behavior-relevant neurons selectively in the primary motor cortex (M1). We find that the degree of M1 engram neuron reactivation correlates with motor performance. We further demonstrate that learning-induced dendritic spine reorganization specifically occurs in these M1 engram neurons. Additionally, we find that motor learning leads to an increase in the strength of M1 engram neuron outputs onto striatal spiny projection neurons (SPNs) and that these synapses form clusters along SPN dendrites. These results identify a highly specific synaptic plasticity during the formation of long-lasting motor memory traces in the corticostriatal circuit. In this study, Hwang, Roth et al. find that motor learning recruits a population of engram neurons in the motor cortex that are reactivated during task performance. Motor learning led to selective remodeling of dendritic spines and strengthening of outputs to the striatum of M1 engram neurons.
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影响因子：
64.8
作者：
Hayashi-Takagi A;Yagishita S;Nakamura M;Shirai F;Wu YI;Loshbaugh AL;Kuhlman B;Hahn KM;Kasai H
通讯作者：
Kasai H
影响因子：
16.2
作者：
Denny CA;Kheirbek MA;Alba EL;Tanaka KF;Brachman RA;Laughman KB;Tomm NK;Turi GF;Losonczy A;Hen R
通讯作者：
Hen R
影响因子：
25
作者：
MacAskill, Andrew F.;Little, Justin P.;Cassel, John M.;Carter, Adam G.
通讯作者：
Carter, Adam G.
影响因子：
11
作者：
Gouty-Colomer LA;Hosseini B;Marcelo IM;Schreiber J;Slump DE;Yamaguchi S;Houweling AR;Jaarsma D;Elgersma Y;Kushner SA
通讯作者：
Kushner SA
DOI：
10.1073/pnas.1704893114
发表时间：
2017-09-05
影响因子：
11.1
作者：
Du, Kai;Wu, Yu-Wei;Kotaleski, Jeanette Hellgren
通讯作者：
Kotaleski, Jeanette Hellgren