Coördinatie van neuronale reactivatie in het hippocampale-corticale netwerk en de bijdrage aan ruimtelijk geheugen

De hippocampus is een belangrijk deel van de hersenen dat wordt geassocieerd met ruimtelijke navigatie, het leren van taken en geheugenconsolidatie. De hippocampus is echter geen homogene structuur en er zijn significante moleculaire, anatomische en functionele verschillen langs de dorsale-ventrale as. Terwijl neuronen in de hele hippocampus bijvoorbeeld informatie overbrengen over de locatie van een dier, verschillen de dorsale en ventrale hippocampus in de schaal waarop de ruimte wordt weergegeven. De dorsale en ventrale subregio's ontvangen ook input van en projecteren naar verschillende subsets van corticale en subcorticale hersenregio's. De topografische verbindingen met de mediale entorhinale cortex (MEC) zijn in detail beschreven, en interessant genoeg vertonen de MEC-neuronen ook verschillende ruimtelijke coderingseigenschappen langs de dorsale-ventrale as.

Het doel van mijn project is om te bestuderen hoe neurale activiteit in de dorsale en ventrale hippocampus-corticale systemen wordt gecoördineerd en/of onafhankelijk werkt om navigatie en ruimtelijk leren te ondersteunen, en hoe deze coördinatierelatie in verschillende leerfasen zal worden veranderd. In het doolhof werden in totaal zes volwassen C57BL/6J-mannetjesmuizen getraind. Er zijn twee verschillende taken met bijbehorende doolhoven die in mijn project worden gebruikt: 1) de continue afwisselende ruimtelijke taak met het figuur-8-doolhof. Het dier moet leren om afwisselend verschillende armen te bezoeken om de beloning te halen. Het dier in deze taak heeft het ruimtelijk geheugen van de hippocampus nodig om te onthouden welke arm is bezocht. En 2) vrij bewegen in het open veld. De dieren konden vrij bewegen in het open veld, waar de neuroncellen in het MEC, bijvoorbeeld rastercellen en grenscellen, bij betrokken zijn. Alle dieren werden geïmplanteerd met de 4-schacht Neuropixels-sonde. Drie dieren voor het richten op de hippocampus, en de andere voor het richten op de MEC. Ik kon de neurale activiteiten vastleggen wanneer het dier de gedragstaak in het doolhof uitvoert.

Voor dit project heb ik dubbele 4-shank Neuropixels-sonde-opnames gemaakt in ongeremde muizen om cellulaire activiteit langs de dorsale-ventrale as in de hippocampus en de MEC te volgen terwijl de muizen ruimtelijke taken uitvoeren. Ik heb bijzondere aandacht besteed aan de uitdagingen van het identificeren van de exacte locatie van elektroden in de hersenen op basis van histologie en elektrofysiologische handtekeningen, en van het beheer van de wisselwerking tussen het in kaart brengen van activiteiten met hoge dichtheid en regionale dekking die inherent is aan beperkingen bij het selecteren van uitleeskanalen op de sondes.